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MARZO MAYO 2012

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ÓRGANO OFICIAL DE LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A. C.

Túnel Emisor Oriente: análisis, diseño y comportamiento Criterios geotécnicos básicos para aumentar la vida estructural de un pavimento Parte de la educación es manejarse con ética

WWW.SMIG.ORG.MX


XXVI Reunión Nacional de Ingeniería Geotécnica Mesa Directiva 2011-2012 Presidente Juan de Dios Alemán Velásquez Vicepresidente Juan Paulín Aguirre Secretario Raúl Aguilar Becerril Tesorero Moisés Juárez Camarena Vocales Alejandra Acosta Jiménez Mario Arturo Aguilar Téllez José Luis González Espíndola

E

ste año, del 14 al 16 de noviembre, celebraremos la XXVI Reunión de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica en Cancún, Quintana Roo. Contará con 18 sesiones técnicas, cada una de ellas con su respectiva conferencia magistral a cargo de un reconocido

ingeniero geotecnista, además de exposiciones orales de los artículos más interesantes enviados

a la sesión. Se abordarán los temas de mayor actualidad y relevancia en la ingeniería geotécnica. Se trata de una oportunidad excelente para ponernos al tanto del estado del arte de nuestra

especialidad. Investigadores, profesores, consultores, así como representantes de empresas constructoras de obras geotécnicas y afines, están cordialmente invitados a participar.

La coordinación técnica de la reunión estará a cargo de la doctora Norma Patricia López Acos-

ta, presidenta del Comité Organizador, a quien le agradecemos todo el apoyo y trabajo que está aportando para que la reunión sea un éxito.

La tradicional Conferencia Nabor Carrillo será dictada por el prestigiado doctor Ricardo Do-

bry, investigador del Rensselaer Polytechnic Institute, quien, por cierto, estudió la maestría en Mecánica de Suelos en la UNAM. Además, se impartirá la Conferencia Raúl J. Marsal, la cual

Carlos Roberto Torres Álvarez

fue concebida en su momento por la Sociedad Mexicana de Mecánica de Rocas y que nuestra

Gerente

el doctor Manuel Romana, de la Universidad Politécnica de Valencia.

Fernando Méndez Sandoval Delegaciones Chiapas Michoacán Oaxaca Occidente Península de Yucatán Puebla Querétaro

sociedad ha retomado para continuar recordando a tan ilustre ingeniero. Ésta será impartida por Adicionalmente, en diciembre de 2011 la Mesa Directiva de la SMIG propuso a sus consejos

Consultivo y de Honor la creación de la Conferencia Leonardo Zeevaert, para honrar a uno de nuestros más célebres ingenieros, quien supo combinar con excelencia la disciplina geotécnica con la ingeniería estructural. La conferencia será dada, en su primera edición, por el doctor David Potts, investigador del Imperial College of London.

Gracias a estas conferencias y a otras actividades, como la XVII Reunión de Profesores y los

cursos cortos que se impartirán el primer día del encuentro, así como las valiosas aportaciones de los ingenieros geotecnistas mexicanos y de otros países que siempre participan en la reunión, estamos seguros de que el evento continuará con su tradición de alto nivel técnico, como lo ha hecho durante los últimos 52 años.

Se pueden encontrar mayores detalles sobre el congreso en el boletín informativo corres-

pondiente, así como en la página web de nuestra sociedad. Además, en el mes de marzo estará funcionando el sitio web propio de la reunión, donde se podrán cargar los resúmenes y artículos Síguenos en

técnicos, así como realizar las inscripciones.

Invitamos a toda la comunidad geotécnica de México y del extranjero a participar.

@smiggeotecnia Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica inggeotec

Juan de Dios Alemán Velásquez Presidente

Los artículos firmados son responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente la opinión de la SMIG. Los textos publicados, no así los materiales gráficos, pueden reproducirse total o parcialmente siempre y cuando se cite la revista Geotecnia como fuente. Para todo asunto relacionado con la revista Geotecnia, dirigirse a geotecnia@heliosmx.org Geotecnia es una publicación trimestral de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A.C. Valle de Bravo núm. 19, colonia Vergel de Coyoacán, delegación Tlalpan, C.P. 14340, México, D.F. 
Teléfono 5677 3730. Precio del ejemplar $40, números atrasados $45. Suscripción anual $120. Los socios de la SMIG la reciben en forma gratuita. Certificado de Reserva de Derechos al uso exclusivo del título Geotecnia, otorgado por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, SEP, núm. 04-2011-041411485600-102.


Contenido con… 3 Conversando Parte de la educación

técnica 33 Nota Criterios geotécnicos básicos

es manejarse con ética

para aumentar la vida estructural de un pavimento

José Alfredo Zepeda Garrido

Raúl Vicente Orozco Santoyo y cols.

8 Semblanza Maestro Alfonso Rico Rodríguez,

Reseñas

docente y servidor público Juan Manuel Orozco y Orozco

19 Tesis 20 Libros Tecnología e innovación 38 Aplicaciones geotécnicas de la InSAR

42 Calendario

geotecnia en la historia 12 LaProblemas de cimentación en la Ciudad de México

44 Participación de la SMIG

Raúl J. Marsal

de portada / Artículo técnico 22 Tema Túnel Emisor Oriente: análisis, diseño y comportamiento

44 45

Mario Arturo Aguilar Téllez y cols.

45 45 46 47 47 48 48

en el Congreso Nacional de Ingeniería Civil Sociedad Colombiana de Geotecnia, 40 años Selección de sede para la reunión nacional de la SMIG Esquela Bienvenidos nuevos socios Cursos Comités Técnicos Nueva organización de la ISSMGE Cartelera Cultura

FOTO DE PORTADA: Conagua. Montaje de equipo tunelador en la L-05 del TEO.

CARTA DEL LECTOR

Dirección general Juan de Dios Alemán Velásquez Dirección ejecutiva Alexandra Ossa López Consejo editorial Raúl Aguilar Becerril Gabriel Auvinet Guichard José Francisco González Valencia Sergio Herrera Castañeda Moisés Juárez Camarena Germán López Rincón Raúl López Roldán Gabriel Moreno Pecero Raúl Vicente Orozco Efraín Ovando Shelley Juan Paulín Aguirre Margarita Puebla Cadena Luis Bernardo Rodríguez Juan Jacobo Schmitter Guillermo Springall Caram Carlos Roberto Torres Álvarez José Alfredo Zepeda Garrido Asesores Jorge Aguirre González Felipe Arreguín Cortés Paul Garnica Anguas Alonso Gómez Bernal Roberto Hernández Islas Luis Horcasitas Manjarrez Raúl Izquierdo Ortega Eugenio Laris Alanís Sergio Alcocer Martínez de Castro Sergio Manuel Hernández García Mario Olguín Azpeitia Clemente Poon Hung Enrique Santoyo Villa Roberto Carlos Tinoco Guevara Dirección editorial y comercial Daniel N. Moser Edición Alicia Martínez Bravo Coordinación María Teresa Martínez Bravo Corrección de estilo Juan Alberto Bolaños Burgos Alejandra Delgado Díaz Diseño y diagramación Marco Antonio Cárdenas Méndez Carlos Zariñana Logística Laura Torres Cobos Publicidad Adriana Villeda Rodríguez Realización

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Conversando con... José Alfredo Zepeda Garrido

Ingeniero civil y maestro en Mecánica de Suelos. Ha sido consultor por más de 20 años, y ha realizado estudios y dictámenes técnicos en geotecnia para los sectores privado y público. Profesor de tiempo completo en la UAQ, donde actualmente coordina el área de Ciencias Físico Matemáticas. Fue rector de esa institución de 1994 a 2000. Es considerado fundador de la mecánica de suelos no saturados en México.

Parte de la educación es manejarse con ética Fui electo rector de la UAQ por unanimidad del H. Consejo Universitario; luego fui reelecto del mismo modo. Nunca me vi involucrado en cuestiones de tipo “político”. En mi tiempo como rector, ningún profesor entró a trabajar por motivos de amistad, sino por su preparación académica demostrada en los concursos de oposición. Lo mismo sucede actualmente. Daniel N. Moser (DNM): ¿Cómo fue su formación como ingeniero y qué diferencias encuentra con respecto a la formación actual? ¿Cuáles son las ventajas y cuáles las desventajas? José Alfredo Zepeda Garrido (JAZG): Me tocó una etapa de transición en la que no existían las calculadoras todavía y los ingenieros utilizaban las reglas de cálculo. Entonces todo se hacía “a mano”; para los cálculos de trigonometría, o de cualquier tipo, usábamos las tablas logarítmicas; además debíamos aprender de memoria los valores de algunas funciones; eso nos permitía, creo yo, lograr cierta agilidad mental, tener en mente valores típicos de muchas cosas. Considero que era una ventaja. Cuando ingresé a la Universidad de Querétaro (UAQ), en 1973, había profesores excelentes, pero las nuevas tecnologías aún no se incorporaban. Entonces aparecieron las primeras calculadoras de bolsillo (no había, de momento, una gran computadora). Algunos profesores no permitían su uso; creían que eso no nos dejaba pensar, que no era conveniente, que era mejor usar la destreza y seguir con las reglas

José Alfredo Zepeda Garrido (segundo de izquierda a derecha), director de Posgrado de la UAQ, en compañía de Barbara Uheling, rectora de la Universidad de California, Campus Santa Bárbara, durante un visita para establecer acuerdos de cooperación académica entre la UCSB y la UAQ; California, 1989.

de cálculo; nos prohibían usar calculadoras en exámenes. Sin embargo, todos los estudiantes, así como algunos maestros menos reacios, empezamos a usarlas por ese tiempo. Por entonces, la UAQ se hizo de una computadora, la IBM 1130, que era para uso de toda la escuela de ingeniería y que funcionaba con

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Parte de la educación es manejarse con ética

tarjetas perforadas. El horario era muy abierto: podías usarla a la una de la mañana. Perforabas las tarjetas que habías hecho para luego correr el programa, o dejabas el paquete para que lo corrieran después y te entregaran los resultados; en fin, siempre era una labor de asignación de horarios, de esperas. Para nosotros era toda una aventura; nos tocó estudiar por primera vez la programación de computadoras, aprender Fortran y Basic, así como desarrollar programas para resolver diferentes problemas; frecuentemente se hacían aplicaciones para las matemáticas (solución de ecuaciones) y la investigación de operaciones. Desde luego, nos tocó llevar varios cursos donde usábamos computadoras, por lo que teníamos que hacer programas para su funcionamiento. Era normal, no había mucho software (como hoy en día) para adquirir por nuestra cuenta. Actualmente, cualquier estudiante de ingeniería está familiarizado con ciertos programas y con el manejo de las computadoras.

El maestro debe invitar a la disciplina, la cual incluye darle el crédito a un autor y no presentar el trabajo como propio cuando no lo es, menos aun cuando ha sido copiado textualmente; eso es un engaño, y parte de la educación es manejarse con ética.

DNM: ¿Qué pensaba usted cuando era estudiante y los profesores le prohibían usar calculadora, y qué piensa ahora al respecto? JAZG: Pensaba que me hacían trabajar como si estuviéramos en la edad de piedra. Cierto día, con el gis hice la caricatura de un profesor en el pizarrón (lo descubrió cuando llegó); lo dibujé como si fuera uno de los Picapiedra, la famosa caricatura, pero en lugar de traer un palo para golpear, traía una regla de cálculo. DNM: ¿Y tuvo problemas por eso? JAZG: No; creo que entendió que los estudiantes no estábamos de acuerdo con su forma de ver las cosas. Miró el pizarrón y lo borró; no hubo ningún comentario, pero nunca nos dejó sustituir la regla de cálculo por la calculadora, la cual ya había entrado en uso y todos queríamos tener una. DNM: ¿Aún sigue pensando al respecto lo mismo que cuando era estudiante? Hace un momento refirió que entonces los estudiantes desarrollaban destrezas para temas que hoy se resuelven con programas de cómputo. JAZG: Efectivamente, ahora el uso de las computadoras genera otros problemas, porque en el trabajo extraclase, que sirve para complementar y dar mayor solidez a la formación, muchas veces los estudiantes usan material de internet, copian y pegan la información, y la presentan

como propia cuando, quizá, ni siquiera la han leído ni tienen referencias de dónde viene. Desde luego, el maestro debe invitar a la disciplina, la cual incluye darle el crédito a un autor y no presentar el trabajo como propio cuando no lo es, menos aun cuando ha sido copiado textualmente; eso es un engaño, y parte de la educación es manejarse con ética. Con el tiempo, el maestro va desarrollando la pericia para observar y revisar; por ejemplo, yo sé que los estudiantes en general no tienen tan buena redacción como la que presentan, pero a veces lo hacen tan mal que se nota que está copiado, porque tiene hasta los mismos errores de ortografía que el original. DNM: ¿Qué opinión tiene usted respecto a la polémica sobre la ciencia aplicada versus la ciencia pura? JAZG: En la UAQ (que es donde he realizado mis investigaciones por más tiempo), normalmente las investigaciones que hacemos están sustentadas en la necesidad de dar respuestas a los problemas que vivimos; la búsqueda, en general, es aplicar la investigación. Sin embargo, esto no ha sido excluyente, ya que también se generan planteamientos teóricos que podrían caber en la ciencia pura. No obstante, éstos no han nacido por sí mismos, sino como fundamento de lo que se quiere resolver en la práctica. Por ejemplo, el doctor Eduardo Rojas, profesor de la UAQ, ha trabajado en ecuaciones de suelos saturados que entrarían en el ámbito de la teoría, en el ambiente de la modelación y, desde luego, con ecuaciones cuyos parámetros aún no son medibles en experimentos de laboratorio, porque todavía no se tiene la forma de hacerlo; eso implica trabajar en el ambiente de la ciencia. Cuando se desarrolló la teoría de la relatividad, no había manera de comprobarla de forma experimental; a Albert Einstein le costó cierto esfuerzo convencer a los físicos de su tiempo. En la UAQ se desarrollan y se hacen trabajos que pueden estar en el ambiente de la ciencia pura, pero que no son ajenos a la búsqueda de respuestas a los problemas de la realidad. DNM: ¿Cómo evalúa usted la evolución de la geotecnia en México y qué hitos en particular podría señalar, tanto en su experiencia profesional como en términos generales? JAZG: Cuando yo decidí hacer mi tesis de grado, quería tratar problemas relacionados con

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Parte de la educación es manejarse con ética Querétaro, porque parecía no haber mucho en el país sobre esos temas (comportamiento de suelos expansivos, cimentaciones sobre suelos expansivos). En la Biblioteca de la DEPFIUNAM había un libro del profesor Chen al respecto, y era todo. También me di cuenta de que este libro sólo era cualitativo, una obra excelente, pero básicamente cualitativa. Los ingenieros necesitamos cuantificar para tomar decisiones apropiadas; este libro (editado en los Estados Unidos) no daba respuestas de esa naturaleza, por lo que tenía limitaciones serias. Cuando me di cuenta de que había muy poco material y poco dominio del tema (incluso en la UNAM), pensé: “¿Qué voy a hacer allá?”. Los estudios sobre el subsuelo de la Ciudad de México eran muy interesantes, pero en Querétaro había otras necesidades y condiciones. Cuando llegué a esta ciudad, luego de graduarme (a finales de 1982), no tenía ni empleo ni contrato alguno; estaba buscando en diferentes partes cuando, de pronto, me enteré por un periódico local de que me anunciaban como profesor para impartir clases en el área de posgrado en la Facultad de Ingeniería de la UAQ. Pregunté y me dijeron: “Efectivamente, te publicamos porque ya sabíamos que estabas en Querétaro”, y como yo tenía una especialidad en mecánica de suelos y ellos necesitaban profesores (porque todos los que había tenían que venir de México y ya requerían que algunos de la casa empezaran a incorporarse), me integré como académico en la UAQ. Al poco tiempo ya estaba impartiendo cerca de cinco cátedras en el área de geotecnia, tanto en licenciatura como en posgrado. Por ese entonces ya conocía en buena medida al director de la Facultad de Ingeniería de la UAQ, el ingeniero Agustín Pacheco, quien en otro tiempo había sido mi profesor de matemáticas (Querétaro no era un lugar muy grande a principios de 1983); él procuraba el desarrollo de proyectos de investigación y gestionaba las autorizaciones y apoyos necesarios. Entonces me invitó a presentar algunas propuestas. Recuerdo que presenté dos: una para seguir investigando el comportamiento mecánico de arenas de pómez, tema que había trabajado en mi tesis en la UNAM, y otra para estudiar el comportamiento de los suelos expansivos. Cuando el rector, Braulio Guerra Malo, se enteró de mis propuestas, coordinado con el director de la facultad me dijo: “Estoy dispuesto a apoyarte en una de estas líneas de investigación, la referente

Las investigaciones que hacemos en la UAQ están sustentadas en la necesidad de dar respuestas a los problemas que vivimos. Esto no ha sido excluyente, ya que también se generan planteamientos teóricos que podrían caber en la ciencia pura, pero éstos no han nacido por sí mismos sino como fundamento de lo que se quiere resolver en la práctica.

Conversando con...

a suelos expansivos, pues mi casa presenta daños –no debe ser la única– y varios ingenieros me han dicho que esa es la causa, por tanto esa línea de investigación me parece pertinente.” Me adentré, pues, en el estudio del tema y descubrí que ya se habían dictado varias conferencias internacionales sobre arcillas expansivas y su comportamiento, lo cual me permitió encontrar cuatro publicaciones relevantes: las memorias del primer par de conferencias llevadas a cabo en la Texas A&M University y en el College Station de Texas, en los años 1965 y 1969, respectivamente; la tercera en Haifa, Israel, 1973, y la cuarta en Denver, Colorado, en 1980. Todas integraban una excelente colección del saber en este campo en escala mundial, así que me di a la tarea de conseguirlas y estudiar las contribuciones de los pioneros de la investigación en suelos expansivos, pavimentos y cimentaciones sobre estos suelos. Ciertamente, en esos tiempos se dictaron otras conferencias en diversos simposios, entre las que destaca sobremanera la Conferencia sobre Presión de Poro y Succión en Suelos, en Londres, 1960. Busqué a los investigadores en el tema con mayor reconocimiento en el mundo para establecer contacto con algunos de ellos; obtuve uno de los contactos que, a la fecha, sigue siendo relevante y enormemente beneficioso para nosotros: el doctor Robert Lytton, actualmente activo a sus más de setenta años. Estaba yo en la posibilidad de tomar un año sabático y establecí comunicación con él, me aceptó como investigador asociado visitante y me ofreció todas las condiciones y el apoyo financiero necesario para estar allá. Sin embargo, en ese tiempo me propusieron ser director de todos los estudios de posgrado de la UAQ. Me comuniqué con el doctor Lytton y le expliqué la situación. Me dijo: “No va a estar usted conmigo un año como visitante, pero sí puede venir a hacer estancias en algún momento”, y así fue. Me recibió al poco tiempo y muy generosamente me proporcionó material valiosísimo; hablamos mucho del tema de investigación en persona, fue muy amable al compartir conmigo sus conocimientos y experiencias en laboratorio, así como los trabajos que estaba haciendo. Aprovechando su deferencia, le dije: “Doctor, yo lo invito a Querétaro para que no sólo me ayude a mí, sino que comparta sus valiosos conocimientos y experiencia con un grupo de colegas de la Universidad Au-

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Parte de la educación es manejarse con ética

tónoma de Querétaro y del Instituto Mexicano del Transporte.” Él aceptó dar un seminario de cimentaciones sobre suelos expansivos que fue crucial; cerca de 20 colegas tomamos el seminario en la Facultad de Ingeniería de la UAQ. Esto fue en 1988.

impartir cursos de capacitación en mecánica de suelos no saturados, suelos expansivos y cimentaciones.

DNM: Ese bagaje de conocimientos que ha adquirido a lo largo de todo este tiempo y la experiencia que ahora tiene, ¿cómo podría aplicarlos en la práctica y qué ejemplos podría darnos? JAZG: A partir de que esto ocurrió, y de que nos volvimos más aptos para el estudio y para las construcciones en arcillas expansivas y suelos no saturados, comenzamos a investigar qué pasaba en el mundo, nos pusimos “a tono”. Hoy en día, el grupo más relevante de nuestro país en investigación sobre suelos no saturados y suelos expansivos es el que está en la UAQ, y se formó desde aquellos tiempos, en la década de los ochenta. Nuestra investigación llegó a consolidarse, fue acreditada por publicaciones internacionales y, con cierta frecuencia, tuvo aplicaciones tanto locales como en el exterior; por ejemplo, no hace mucho llevamos a cabo estudios y propuestas para el desarrollo y correcciones de importantes fraccionamientos habitacionales en Chihuahua, con la participación de colegas como el doctor Jaime Horta Rangel. Se realizaron análisis de interacción suelo expansivoestructura. Luego, sobre el camino, se fueron generando otras subrutinas en programas de cómputo cada vez más adecuadas para estos problemas, en ambiente Ansys, que es un software de los más poderosos que hay en el mundo, utilizado para trabajar en ingeniería, en estructuras, en geotecnia, en diseño de herramientas y mecánica. El Ansys está abierto para generar modelos, programas y subrutinas para resolver problemas específicos. Así se hizo: se aplicó en la atención, definición y solución de problemas de cimentaciones sobre suelos expansivos en la ciudad de Chihuahua. Digamos que, para esa ciudad, tan sólo en los últimos años se han realizado cerca de seis o siete trabajos. Por otro lado, en Querétaro nos ha tocado resolver problemas para desarrollos habitacionales de empresas privadas, así como aplicaciones de la geotecnia para análisis de cimentaciones. Y también nos han llamado del extranjero, sobre todo en América Latina, para

En Querétaro nos ha tocado resolver problemas para desarrollos habitacionales de empresas privadas, así como aplicaciones de la geotecnia para análisis de cimentaciones. También nos han llamado del extranjero, sobre todo en América Latina, para impartir cursos de capacitación en mecánica de suelos no saturados, suelos expansivos y cimentaciones.

DNM: ¿Podría mencionar algunos casos concretos y anécdotas que haya vivido a lo largo de su trayectoria en el ámbito de la ingeniería geotécnica? JAZG: Bueno, como estudiante de Ingeniería Civil tuve un profesor que decía que no había nada que investigar. Él era egresado de una universidad privada del país, y yo, como su alumno, no le creí. Esto es algo que comento con frecuencia porque, en ese momento, era muy poca la investigación que se hacía en la UAQ. Ingresar a la UAQ e impulsar la investigación fue para mí una gran satisfacción, porque fue en ese momento cuando hubo realmente un arranque para esta actividad, sobre todo en la Facultad de Ingeniería; esto representó un cambio del esquema de educación tradicional universitaria, dedicado principalmente a la docencia, a otro en el que se integraba la investigación, propio de una universidad moderna. También tuve la suerte de ser autor, junto con otros dos colegas –María de la Luz Pérez Rea y Jesús Cortez Ochoa– de la primera publicación resultado de la investigación en nuestra facultad, la cual pasó por un arbitraje de profesores norteamericanos para ser aceptada como una contribución a la Séptima Conferencia Internacional Sobre Suelos Expansivos en Dallas, Texas (1992). Actualmente se publica una buena cantidad de productos de nuestra investigación que han llevado a que varios colegas de la facultad sean integrados al Sistema Nacional de Investigadores. En la Facultad de Ingeniería de la UAQ hoy en día se cuenta con aproximadamente 70 profesores incluidos en el SNI. Considero que las dos instituciones de educación superior líderes en investigación en mecánica de suelos del país son la UNAM y la UAQ, y aún hay mucho más por hacer. Se requiere avanzar en la producción de conocimiento, preparar más investigadores y conseguir mejores resultados. Una de las cuestiones que me son satisfactorias, tanto en lo personal como en lo profesional, es que el programa de investigación que ha seguido la UAQ es impresionante en términos generales; en él, las facultades más destacadas son las de Ingeniería, Química y Ciencias Naturales, que cuentan con gente muy valiosa.

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Parte de la educación es manejarse con ética No sé si esto sirva como anécdota de mi caminar por la vida académica, pero la compartiré: fui electo rector de la UAQ por unanimidad del H. Consejo Universitario, luego fui reelecto del mismo modo. Nunca me vi involucrado en cuestiones de tipo “político”, aunque sí llevé a cabo labor para convencer sobre mi proyecto para la universidad, porque hay que convencer, y a pesar de las complejidades que tiene un cargo de esta naturaleza, me sentí muy satisfecho de poder aportar algo al desarrollo de esa etapa en la que la UAQ estuvo bajo mi responsabilidad y conducción. En mi tiempo como rector, ningún profesor entró a trabajar por motivos de amistad, sino por su preparación académica demostrada en los concursos de oposición. Lo mismo sucede ahora con el doctor Gilberto Herrera Ruiz, quien es un ejemplo de trabajo e integridad; fue por su propio mérito y contribución académica que recibió el cargo. En el camino de nuestro quehacer universitario podemos hacer amigos, pero esto nada tendrá que ver con la asignación de cargos a profesores y funciona-

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Las dos instituciones de educación superior líderes en investigación en mecánica de suelos del país son la UNAM y la UAQ, y aún tenemos mucho más por hacer. Se requiere avanzar en la producción de conocimiento, preparar más investigadores y conseguir mejores resultados. rios; las designaciones se basan en un concurso de habilidades, capacidades y formación. Por último, quiero decir que ha sido un acontecimiento feliz haber estudiado ingeniería civil en la UAQ y un posgrado en la UNAM; haber tenido los profesores que tuve, como a Ángel Trejo Mohedano en los cursos de Mecánica de Suelos y Cimentaciones de la UAQ; a los doctores Leonardo Zeevaert, Eulalio Juárez Badillo y Abraham Díaz Rodríguez, y a los maestros Alfonso Rico Rodríguez y Neftalí Rodríguez Cuevas en el posgrado en Mecánica de Suelos en la UNAM, entre otros muy valiosos. En fin, tantos personajes que recuerdo con enorme gratitud por su importante labor en mi formación. Mi reconocimiento perenne a todos

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SEMBLANZA Juan Manuel Orozco y Orozco

Ingeniero civil y maestro en Ingeniería con especialidad en Mecánica de Suelos. Fungió como director general de Servicios Técnicos en la SCT. Actualmente es consultor en vías terrestres en ORVA Ingeniería.

Maestro Alfonso Rico Rodríguez, docente y servidor público Alfonso Rico fue uno de esos raros privilegios que ocasionalmente la naturaleza otorga a un país. Dos parecen haber sido sus virtudes principales: su juicio claro para elegir las acciones más trascendentes y la inalterable honestidad para actuar siempre de acuerdo con sus principios. Enemigo de los golpes brillantes y efímeros, favoreció siempre el trabajo ordenado y permanente. A todos nos enseñó que un libro, un proyecto o toda una vida trascendente se hacen con el trabajo dedicado y permanente, sumando día a día una página, una meta o una enseñanza en el aula.

A

lfonso Rico Rodríguez nació en Ferrol, España, el 13 de noviembre de 1930, en el seno de una familia de tradición militar y marina. Su padre, Juan Rico González, era por ese entonces comandante de las Fuerzas de Asalto de Pontevedra, Galicia. Aprendió las primeras letras en casa, directamente de su madre, Blanca Rodríguez de Rico, y posteriormente cursó el bachillerato en el instituto Arzobispo Gelmides, en Santiago de Compostela, donde se graduó con “premio extraordinario”, que correspondió al del mejor estudiante graduado en España. Después de cursar un año en la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad de Santiago de Compostela, se trasladó a Madrid y atendió el curso de preparación de ingreso a la Escuela Especial de Caminos, Canales y Puertos, una de las más prestigiadas en Europa, donde fue aceptado en 1948.

Alfonso Rico Rodríguez en el Salón de Maestros Distinguidos del Palacio de Minería.

Ya en la Ciudad de México, ingresó en la Escuela Nacional de Ingenieros, donde cursó la carrera de Ingeniería Civil entre 1950 y 1954; obtuvo el título con la tesis “Influencia de la pendiente en el costo de operación de los vehículos”, bajo la dirección de Fernando Espinosa Gutiérrez. En 1958 obtuvo el grado de maestro en Ingeniería, con especialidad en Mecánica de Suelos, en la recién fundada División de Estudios Superiores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, lo que lo convirtió en uno de los tres primeros graduados en dicha institución. Su tesis, “Consideraciones elastoplásticas en la estabilidad de un talud de tierra”, fue elaborada bajo la dirección de Eulalio Juárez Badillo. Entre 1962 y 1964 cubrió los créditos correspondientes al doctorado en Mecánica de Suelos, también en la UNAM. Ya como ingeniero, maestro y pa-

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Maestro Alfonso Rico Rodríguez, docente y servidor público

SEMBLANZA

Entre 1956 y 1970 fue profesor fundador de la Universidad Iberoamericana, donde dejó profunda huella al ocupar la jefatura del Departamento de Suelos a partir de 1962. Más tarde, en 1965, fue nombrado consejero de carrera y miembro del Consejo de la Escuela de Ingeniería de esa misma institución. Al mismo tiempo que desarrollaba tan intensa labor en el campo de la docencia, el maestro Rico inició una fructífera y brillante carrera en la administración pública. En 1953, un año antes de completar sus estudios de licenciatura, ingresó a la entonces Secretaría de Comunicaciones y Obras Públicas (SCOP). Sucesivamente ocupó los cargos de jefe de la Sección de Estudios, jefe del Departamento de Geotecnia, subdirector de Geotecnia e Hidrología, y director general de Servicios Técnicos. Dejó este último cargo para ocupar los puestos de coordinador general, coordinador operativo y director general del Instituto Mexicano del Trasporte, organismo que, bajo su empeñosa promoción, fue fundado en 1987 y el cual presidía al momento de su fallecimiento. FOTO: AUQ

sante de doctor, Alfonso Rico destinó su actividad tanto a la docencia como al servicio público. En el campo de la docencia (en el que fue reconocido por su dedicación, constancia, exigencia y alta calidad académica, además de ser formador de más de 40 generaciones de ingenieros) se inició en 1953 como profesor de la hoy Facultad de Ingeniería de la UNAM. En 1958 amplió su actividad a la División de Estudios Superiores, donde impartió cátedra de Álgebra, Ecuaciones Diferenciales, Mecánica, Física General y, por supuesto, Mecánica de Suelos y Geotecnia, y donde alcanzó el nombramiento como profesor de carrera. También amplió su campo a la División de Educación Continua en 1976, año de su fundación. Además, durante su paso por la UNAM fue miembro de la Comisión de Estudios sobre el Sistema de la Universidad Abierta y de la Comisión de Nombramientos de Profesorado; consejero del Centro de Educación Continua; miembro del Comité de la Carrera de Ingeniería Civil, y presidente de la Unión de Profesores.


SEMBLANZA

Maestro Alfonso Rico Rodríguez, docente y servidor público

Treinta y cinco años después de haberse iniciado como profesor, sus responsabilidades como servidor público lo obligaron a retirarse transitoriamente de la actividad docente, pero debido a su profunda convicción (sistemáticamente repetida a sus colaboradores cercanos) de que “cuando se enseña se multiplica la acción a través de la futura actividad de los alumnos”, en 1989 regresó a impartir cátedra en las aulas de la Universidad Autónoma de Querétaro. Durante una parte significativa de su carrera como servidor público, su actividad estuvo íntimamente ligada a la geotecnia, tarea que desarrolló destacadamente en los temas de cimentaciones de puentes, estabilidad de terracerías y pavimentos de carreteras. También propició el desarrollo de sus tres partes fundamentales: la ingeniería geológica, la mecánica de suelos y la mecánica de rocas (especialidad que fue introducida en la década de los setenta). Asimismo, promovió el desarrollo de los estudios geotécnicos como fuente indispensable de conocimiento para lograr un proyecto de carreteras con sólida base en los materiales sobre los cuales y con los cuales se construirá una vía terrestre. A ello debe agregarse la instrumentación de estructuras térreas construidas, así como de formaciones naturales sobre las que dichas estructuras se apoyan. Durante su desempeño en el área de la geotecnia, impuso entre sus colaboradores la disciplina del trabajo de campo y su complemento, el trabajo de laboratorio, y promovió la investigación aplicada, con

La actividad docente, profesional y gremial del maestro Rico le mereció diversos y numerosos reconocimientos.

la finalidad de conocer la validez de múltiples tradiciones heredadas de prácticas ingenieriles poco sustentadas en evidencias confiables. Uno de los trabajos de investigación aplicada desarrollados bajo la dirección del maestro Rico fue el “Agrietamiento longitudinal en terraplenes”, investigación elaborada en conjunto con el IIUNAM y una empresa privada, cuyos resultados fueron, en su momento, documentados en la bibliografía que hoy está disponible. En este terreno, no

debe olvidarse el apoyo al amplísimo trabajo desarrollado en el Instituto de Ingeniería, que entregó a nuestro país un método de diseño para pavimentos. A su larga carrera como servidor público puede añadirse una también significativa actividad como consultor. En esta vertiente, fue asesor del Banco Interamericano de Desarrollo en el área de investigación científica en México; representante de nuestro país ante la Asociación Internacional Permanente de los Congresos de Carreteras, con sede en París, en el área de pavimentos; presidente de la Unión Mundial del Transporte, con sede en Vancouver; asesor científico del gobernador del estado de Querétaro; representante de la SCT ante el Grupo de Trabajo de Transporte en el Mecanismo de Cooperación Económica Asia-Pacífico (APEC) y ante la OCDE, y consejero titular del Consejo Asesor de Transporte y Vialidad del Distrito Federal. Su actividad promotora y difusora de la ingeniería civil, muy especialmente de la mecánica de suelos y de la geotecnia en las vías terrestres, llevó al maestro Rico a dictar conferencias y cursos en prácticamente todas las universidades del país, así como en diversas instituciones extranjeras como la Universidad Nacional de Ingeniería en Lima y la Universidad Nacional de Colombia (con sedes en Bogotá, Medellín y Manizales); la Universidad del Cauca (con sede en Popayán, Colombia), la Universidad Católica en Santiago de Chile, la Universidad de Quito, la Universidad de Ciencias Matemáticas y la Universidad Católica de Guayaquil; la Facultad de Ingeniería de la Universidad de La Plata, la Escuela Politécnica y la Escuela Nacional de Puentes y Calzadas de París, y la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, en Madrid. Siendo uno de los primeros profesores que impartieron la cátedra de Mecánica de Suelos en nuestro país, percibió la necesidad de un libro de texto en esta materia, carencia que subsanó en 1963, en coautoría con el Dr. Eulalio Juárez Badillo, al escribir el libro Mecánica de suelos; el éxito fue tal que, cuando se publicó el primero de los tres tomos, la obra ya estaba llamada a ser libro de texto en prácticamente toda la América hispana. Muy probablemente, esta obra concluida en 1969 es la más importante razón para que prácticamente todos los ingenieros civiles actuales reconozcan su nombre en México y en América Latina. Casi una década después, para cubrir necesidades similares pero ahora de los ingenieros dedicados a caminos, con la colaboración de Hermilio del Castillo publicó en 1974 su obra La ingeniería de suelos en las vías terrestres; ésta fue publicada en inglés en 1988 en coautoría con el profesor George Sowers. También fue autor de más de 125 trabajos presentados en congresos y reuniones (tanto nacionales como internacionales) dedicados a la educación, la mecánica de suelos y el transporte. Su actividad docente, profesional y gremial le mereció diversos y numerosos reconocimientos, entre los que destacan la membresía de honor de las sociedades venezolana, ecua-

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Maestro Alfonso Rico Rodríguez, docente y servidor público

FOTO: SMMS

toriana y peruana de Mecánica de Suelos; el nombramiento como catedrático honorario de la Universidad Nacional de Ingeniería en Lima, Perú; la presidencia de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos; la vicepresidencia del Colegio de Ingenieros Civiles de México; el Premio Nacional de Ciencias y Tecnología; la membresía honorífica de la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres;

El maestro Rico fue un activo promotor de las sociedades técnicas en nuestro país.

SEMBLANZA

el premio Javier Barros Sierra del CICM, y su ingreso a la Academia Mexicana de Ingeniería. Igualmente, fue ponente en la Conferencia Nabor Carrillo, por él instituida; ocupó el cargo de vicepresidente por Norteamérica en la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones; fue investigador nacional; consejero de la Fundación Barros Sierra; miembro del Consejo Consultivo de la Industria de la Construcción en el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, y socio de honor de la Asociación Mexicana de Ingeniería de Tránsito y Transportes. En 1995 recibió la medalla de honor de la Asociación Española de la Carretera. El maestro Rico fue un activo promotor de las sociedades técnicas en nuestro país. Participó en el Colegio de Ingenieros Civiles de México, en la Sociedad de Ex alumnos de la Facultad de Ingeniería, en la Asociación de Profesores Universitarios, en la Asociación Mexicana de Planificación y, por supuesto, en las sociedades mexicanas de Mecánica de Suelos y Mecánica de Rocas, hoy fusionadas en la Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica. Todo lo anterior justifica ampliamente que, en su memoria, la SMIG, la AMIVTAC y la AMITOS hayan instituido desde 2001 la Conferencia Alfonso Rico Rodríguez, como reconocimiento a tan distinguido maestro

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La GEOTECNIA EN LA HISTORIA Raúl J. Marsal

Ingeniero civil, maestro en Ciencias por el MIT, investigador del Instituto de Ingeniería de la UNAM, profesor y autor de libros y estudios sobre la evolución del hundimiento del Valle de México. Fue consultor de la CFE y de la Comisión Nacional de Irrigación en la construcción de presas.

Problemas de cimentación en la Ciudad de México Entre los varios problemas de mayor interés que se le plantean al ingeniero cuando debe proyectar o construir cimentaciones en el fondo del antiguo Lago de Texcoco, los tres principales son relativos a la estratigrafía y propiedades de los suelos, el hundimiento general del terreno y el comportamiento de edificios.

El corte estratigráfico según eje W-E que pasa por el centro de la ciudad (véase figura 1c), muestra la disposición de los materiales en el subsuelo, pudiendo notarse en el tramo correspondiente a la zona de transición lentes de suelos arenosos intercalados con estratos de arcilla; sigue hacia el Oriente una sección en la que se distinguen dos estratos comprensibles separados por la “capa dura”. El nivel freático se encuentra a 2.50 m de profundidad con variaciones de ± 0.50 metros. La roca basal en la parte baja del valle delimita cuatro subcuencas subterráneas principales, una de las cuales se encuentra bajo la ciudad;1 se estima que el espesor de los rellenos en esta región es del orden de 1,000 m.

Características del subsuelo

Propiedades mecánicas

La Ciudad de México, en la región surponiente del valle del mismo nombre, invade una extensión importante del Lago de Texcoco, donde existen depósitos potentes de suelos comprensibles y de baja resistencia al esfuerzo cortante (véase figura 1a); la parte restante del área urbana queda sobre las últimas estribaciones de la Sierra de Las Cruces, formadas por abanicos aluviales arenosos o limosos, con un contenido variable de grava y muy heterogéneos. En esta zona existen efusiones de lava relativamente recientes como las de El Pedregal. Más de 300 sondeos de exploración y muestreo han permitido subdividir la superficie urbanizada, desde el punto de vista de la mecánica de suelos, en tres zonas principales (véase figura 1b): a) la zona de lomas, con baja compresibilidad de los terrenos y heterogeneidad de las formaciones integrantes; b) la zona de transición, en la que se encuentran derrames de aluvión intercalados con estratos blandos de arcilla; c) la zona del lago, con presencia de mantos arcillosos muy comprensibles y de mediana a baja resistencia a la comprensión, constituidos por cenizas volcánicas que se depositaron en el Lago de Texcoco.

Una característica de los suelos estudiados es su heterogeneidad, puesta de manifiesto por fluctuaciones erráticas en el contenido de agua natural correspondiente a un sondeo típico de la ciudad; determinados estratos arcillosos están fisurados. Tales variaciones no sólo ocurren en el sentido vertical sino de un punto a otro lo cual hizo necesario el muestreo continuo con tubos de pared delgada, para la evaluación correcta de la compresión estratigráfica. La extracción de muestras provoca alteraciones (remoldeo y grietas) en la mayoría de los casos. Los especímenes tomados se sometieron a diferentes tipos de ensaye y se calcularon los valores medios y errores estándar de cada propiedad. Se entenderá por materiales arcillosos aquéllos que siendo muy plásticos presentan una alta cohesión en seco. Ésta es mediana o baja en los limosos y su contracción por secado respecto a la condición natural es moderada en comparación con la que exhiben los de la clase procedente. Los suelos arenosos tienen textura granular, reducida contracción y se desintegran al deshidratarse. Los valores medios de determinaciones de contenido de agua natural, densidad de sóli-

Núm. 223 Marzo - Mayo 2012 12


Problemas de cimentación en la Ciudad de México

LA GEOTECNIA EN LA HISTORIA

El Valle de México The Valley of Mexico

Zona de transición Transition zone

30 0

Zona del lago Lacustrine zone

Manto superficial

-50

-100 -120

b)

Corte W-E por el monumento a Colón W-E cross section, through the monument of Colon

c)

Signos convencionales References Relleno Fill

Limo Slit

Grava Gravel

Arcilla Clay

Arena Sand

Arcilla compactada Hard Clay

0 1 2 3 4 5 KM

Zonificación de la ciudad desde el punto de vista estratigráfico Stratigraphic zoning of the city Zona de Iomas Hilly Zone Zona de transición Transition zone Zona de lago Lacustrine zone

Zonificación y estratigrafía Profile of the subsoil and stratigraphic zoning

Figura 1. Características del subsuelo en la Ciudad de México.

Núm. 223 Marzo - Mayo 2012 13

Texcoco

Calzada Mariano Escobedo Calzada Melchor Ocampo

Lomas de Chapultepec

Zona de lomas Hilly zone

Elevación, en metros Elevation, in meters

1000 a 2000 m.s.n. valle >2000 m.s.n. valle

Puerto Aéreo

km

KM + 0 + 000 del Gran Canal

0 5 10 15

Plaza de la República Alameda Central Catedral

a)

Signos convencionales References <500 m.s.n. valle 500 a 1000 m.s.n. valle


LA GEOTECNIA EN LA HISTORIA

Problemas de cimentación en la Ciudad de México

Tabla 1. Valores medios de las propiedades índice de los suelos agrupados por su identificación Propiedad

Densidad de sólidos

Relación inicial de vacíos

Contenido de agua natural (%)

Límite líquido (%)

Límite plástico (%)

Índice de plasticidad

Resistencia a la compresión simple (kg/cm2)

Módulo de deformación (kg/cm2)

Valor medio

Error Número estándar determinado

Clasificación de materiales

2.404

+- 0.002

5808

Arcillosos

2.443

+- 0.004

940

Limosos

2.582

+- 0.004

804

Arenosos

2.474

+- 0.002

3179

Intermedios

7.10

+- 0.003

5283

Arcillosos

3.41

+- 0.06

756

Limosos

1.61

+- 0.06

448

Arenosos

4.56

+- 0.05

2520

Intermedios

289.1

+- 1.4

5988

Arcillosos

131.8

+- 2.4

1009

Limosos

48.4

+- 1.2

1114

Arenosos

159.5

+- 1.9

3634

Intermedios

295.3

+- 1.6

4544

Arcillosos

128.5

+- 2.5

696

Limosos Arenosos

79.7

+- 4.3

191

166.8

+- 2.3

2307

Intermedios

86.5

+- 0.4

4675

Arcillosos

59.9

+- 0.7

686

Limosos

42.4

+- 1.1

186

Arenosos

61.5

+- 0.5

2338

Intermedios

208.7

+- 1.3

4431

Arcillosos

68.7

+- 2.1

655

Limosos

40.3

+- 3.7

180

Arenosos

106.2

+- 2.0

2209

Intermedios

0.82

+- 0.01

4317

Arcillosos

1.11

+- 0.03

661

Limosos

1.28

+- 0.07

280

Arenosos

0.98

+- 0.02

2150

Intermedios

35.8

+- 0.5

4299

Arcillosos

52.2

+- 2.2

659

Limosos

62.5

+- 0.5

279

Arenosos

47.9

+- 1.6

2141

Intermedios

dos, límites de consistencia y resistencia a la comprensión simple, figuran en la tabla 1. La tabla 2 muestra los resultados de pruebas de consolidación estándar. Los coeficientes de compresibilidad (av) y de consolidación (cv) se han promediado en cuatro intervalos de las curvas relación de vacíos-presiones: recompresión, preconsolidación, “virgen” y descarga. Además, se exhiben valores medios de las cargas de preconsolidación (pc) y de las relaciones de vacíos (em) y presiones aplicadas (pm) en que es máximo av. Los resultados de diferentes pruebas de mineralogía realizadas en muestras de suelo de la Ciudad de México, aunque no son muy concluyentes indican que el mineral arcilloso

predominante pertenece al grupo de las ilitas, siguiéndole en el orden de importancia la montmorilonita, caolinita, dickita, haloisita y nontronita. Esta afirmación contradice la opinión de investigadores especializados en microscopía electrónica, método empleado sistemáticamente en dos sondeos continuos de la ciudad. Hundimiento general de la ciudad

Fue posible reconstruir la historia del hundimiento desde 1899 en una amplia zona de la ciudad;2 la figura 2 muestra los descensos registrados en la Catedral Metropolitana, el Monumento a Carlos IV y el Palacio de Minería. Se dividió la evolución del fenómeno en tres periodos (1900-1936, 1936-1947 y 1948-1956), caracterizados por las distintas velocidades medias de asentamiento que, respectivamente, son 6, 19 y 33 cm/año (Marsal et al., 1952); el hundimiento total de 1900 a 1956 es de 6.9 m. El hundimiento en la parte céntrica es variable, de un mínimo de 5 m en la esquina de las calles Moneda y Argentina a un máximo de 7 m en las proximidades de Nonoalco. Nivelaciones del colector central del sistema de drenaje, construido en la primera década de este siglo, revelan asentamientos diferenciales y totales concordantes con los determinados por medidas en los bancos superficiales.3 Explotación de agua subterránea

Sin duda, la sobrecarga sobre el terreno y el abatimiento del nivel freático del orden de 1 m, atribuible a la construcción de los colectores de agua negra pluvial, ha ocasionado el enjutamiento de los mantos compresibles por la consolidación, aunque esto no justifica la evolución y magnitud de los hundimientos cuya causa es el desarrollo del abastecimiento de agua potable desde la época colonial. El acueducto construido en 1907 desde los manantiales de Xochimilco permitió atender a las necesidades hasta 1930, fecha en que el Departamento del Distrito Federal inicia el uso del agua subterránea para satisfacer las deficiencias, lo que incrementa apreciablemente la perforación de pozos; se estima que el caudal máximo de agua extraído del subsuelo en 1952 fue de 9.0 m3/seg.4 La historia del abastecimiento de agua de la ciudad es congruente con la evolución del hundimiento antes descrita, correspondiendo a los incrementos de velocidad en la ocurrencia de ese fenómeno, aumentos considerables en la explotación del agua subterránea en el área urbana. Observaciones piezométricas

Las medidas hechas con piezómetros de tubo instalados por la Comisión Hidrológica de la Cuenca del Valle de México5 permiten conocer la alteración en las presiones hidrostáticas a diferentes elevaciones y puntos de la ciudad, y su evolución en el tiempo. La estación piezométrica Pc 253 en el lago de Texcoco, revela artesianismo es decir, la existencia de cotas piezométricas superiores a la del nivel freático en

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0 Palacio de Minería Catedral a Hundimiento observado en varios bancos de referencia de la Ciudad. Recorded susidence in several bench marks of the City.

1 2

Monumento a Carlos IV

3 4 5 6

Hundimientos, en metros. Subsidence, in meters.

Problemas de cimentación en la Ciudad de México

7

Figura 2. Registro histórico del hundimiento de algunos monumentos representativos de la Ciudad de México.

los estratos de arcilla comprendidos entre las superficie del terreno y la elevación -90.5 m. Las mediciones en Pc 235 acusan abatimientos que se incrementan con la profundidad, siendo de 0.80, 1.6 y 2.1 kg/cm2 a las elevaciones

LA GEOTECNIA EN LA HISTORIA

-27.0, -34.3 y -60.0 m; esta condición es típica de la parte céntrica de la urbe. Finalmente, la estación Pc 193 pone en evidencia un grado avanzado de la perturbación hidrostática en la zona de transición. Las nivelaciones recientes de bancos desplantados a diferentes profundidades, permiten confirmar que el hundimiento se debe principalmente al enjutamiento de los depósitos de arcilla ubicados entre la superficie y la elevación -70 m; por ejemplo, se ha determinado que en la zona vecina al Palacio de Bellas Artes y durante el periodo 19511955, 79% del asentamiento corresponde a los primeros 50 m del subsuelo. En 1947 el doctor Nabor Carrillo logró correlacionar por primera vez el hundimiento con la teoría de consolidación.6 No obstante que la información estratigráfica y de propiedades mecánicas eran muy limitadas en esa época, sus conclusiones fueron correctas y tuvieron el mérito de despertar el interés por este problema de vital importancia para la Ciudad de México. Comportamiento de las cimentaciones Cimentación de zapatas

El uso de fórmulas de Terzaghi7 para estimar la capacidad de carga crítica de un suelo, conocidos el peso volumétrico


LA GEOTECNIA EN LA HISTORIA

Problemas de cimentación en la Ciudad de México

Tabla 2. Valores medios de propiedades determinadas en pruebas de consolidación estándar Propiedad Coeficiente de comprensibilidad medio (recompresión) (cm2/kg) Coeficiente de compresibilidad en el intervalo de preconsolidación (cm2/kg) Coeficiente de compresibilidad máximo (cm2/kg)

Valor medio

Error Número estándar determinado

Clasificación de materiales

0.74

+- 0.02

1172

Arcillosos

0.17

+- 0.01

109

Limosos

0.18

+- 0.03

30

Arenosos

0.50

+- 0.03

413

1.64

+- 0.04

1172

Arcillosos

0.23

+- 0.02

109

Limosos

0.23

+- 0.06

30

Arenosos

0.96

+- 0.05

413

2.33

+- 0.05

1127

0.38

+- 0.04

99

Limosos

0.36

+- 0.08

24

Arenosos

Intermedios

Intermedios Arcillosos

1.33

+- 0.07

400

0.480

+- 0.003

1170

Arcillosos

0.292

+- 0.014

110

Limosos

0.244

+- 0.020

28

Arenosos

0.399

+- 0.007

414

0.054

+- 0.001

1164

Arcillosos

0.030

+- 0.001

110

Limosos

0.020

+- 0.002

29

Arenosos

0.043

+- 0.001

410

1.44

+- 0.02

1172

Arcillosos

2.36

+- 0.07

109

Limosos

2.02

+- 0.13

30

Arenosos

1.66

+- 0.04

413

Presión en la que el coeficiente de compresibilidad es máximo (kg/cm2)

1.76

+- 0.03

1129

2.09

+- 0.14

99

Limosos

1.54

+- 0.28

24

Arenosos

1.74

+- 0.05

400

Relación de vacíos en la que el coeficiente de compresibilidad es máximo

5.95

+- 0.06

1128

3.06

+- 0.16

99

Limosos

2.42

+- 0.33

24

Arenosos

4.22

+- 0.10

400

6.64

+- 0.20

1164

Arcillosos

16.58

+- 1.17

103

Limosos

15.54

+- 2.08

29

Arenosos

9.96

+- 0.52

408

1.50

+- 0.10

1161

Arcillosos

8.91

+- 0.91

105

Limosos

11.14

+- 1.52

28

Arenosos

4.13

+- 0.40

407

0.45

+- 0.05

1148

Arcillosos

6.68

+- 1.00

105

Limosos

9.26

+- 1.35

29

Arenosos

2.24

+- 0.23

406

Índice de comprensibilidad (carga) (cm2/kg)

Índice de comprensibilidad en descarga (cm2/kg)

Carga de preconsolidación (kg/cm2)

Coeficiente de consolidación medio (recompresión) (10-3 cm2/s) Coeficiente de consolidación en el intervalo de preconsolidación (10-3 cm2/s) Coeficiente de consolidación en el tramo “virgen” (10-3 cm2/s)

Intermedios

Intermedios

Intermedios

Intermedios Arcillosos

Intermedios Arcillosos

Intermedios

Intermedios

Intermedios

Intermedios

efectivo y la resistencia al esfuerzo cortante, ha dado buenos resultados, siempre que se adopte un factor de seguridad mayor a 2; sin embargo, los valores admisibles que resultan pueden ser causa de asentamiento diferenciales, objetables por los daños que interfieren al propio edificio y a los vecinos. Cimentación de losas

Se recurre a este tipo de infraestructura cuando es necesario reducir el incremento de presión en el subsuelo correspondiente al peso del edificio, mediante excavaciones, a fin de que los asentamientos resulten pequeños o nulos. En suelos como el de la Ciudad de México esta solución plantea una serie de problemas complicados; en primer lugar, al descargar el terreno con una excavación se provocan expansiones importantes en los mantos de arcilla, no uniformes en el área afectada, que son causa de agrietamientos de los taludes y el fondo. Con objeto de reducir efectos indeseables de las expansiones, usualmente se opta por reducir el volumen que se excava simultáneamente en un predio, construyendo la infraestructura por partes (zanjas y celdas ademadas); una construcción compensada en la que no se hayan tenido preocupaciones para reducir los efectos de la descarga, inevitablemente se asienta al recomprimirse los estratos de arcilla. Otro de los problemas es la distribución de presiones de contacto. Finalmente, la figura 3 exhibe uno de los problemas más complejos de la mecánica de suelos en el caso de la Ciudad de México: la predicción de hundimientos relativos en el tiempo. Los tres edificios que se nivelaron, tienen cimentaciones rígidas formadas por trabes principales y losas de concreto reforzado; dos son de planta regular (I y II) y la de uno es irregular (III); en este último no se controlaron las expansiones pues la infraestructura se llevó a su posición final por el procedimiento de hincado; las otras dos se construyeron por partes, limitando los volúmenes de excavación. El ejemplo I corresponde a una cimentación sobrecompensada, o sea que el peso de tierra extraído superó al peso del edificio. Después de un periodo de 6 meses en que mostró tendencia a hundirse, se inicia la expansión; ésta crece monótonamente durante 2.5 años para alcanzar una posición de equilibrio al levantarse la estructura, en promedio, 10 cm respecto al terreno circundante. La evolución de los asentamientos del ejemplo II es típica de un proceso de consolidación. La cimentación compensa totalmente las cargas del edificio y los hundimientos relativos corresponden a la recompresión del subsuelo; sigue al proceso anterior, la deformación de carácter secundario. En el caso III se pretendió compensar el peso del inmueble; pero por cambios en especificaciones (rellenos, revestimientos, etc.) y errores en la estimación de las cargas, resultó un exceso de presión medio en el subsuelo de

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-10 I

23 m

Corte Cross Section

32 m

0.0

30 m

Corte Cross Section

30

36 m

0.0

5.15 m

Planta Plan

5.35 m

II

II

5.35 m

6.5 m 5.35 m

10 20

Asentamientos, en cm Settlements, in cm

LA GEOTECNIA EN LA HISTORIA

I

0

5.78 m

5.78 m

4.71 m

4.20 m

6m

40 50

III

60 70

â?&#x2DC;

38 m

Expansiones, en cm Heave, in cm

Problemas de cimentaciĂłn en la Ciudad de MĂŠxico

Columnas Contrafuertes Planta 30.80 m Plan

III

9.80 m 20.90 m Trabes

68 m

21.10 m

0.0

Diagonal 0

0.5 1

5 10 Tiempo, en meses Time, in months

50 100 200

12 m

47.85 m

Cimentaciones compensadas por excavaciĂłn Foundation structures compensated by excavation

Figura 3. PredicciĂłn de hundimientos relativos en tres edificios.

Gaviones Control de CaĂ­dos t.BMMB5SJQMF5PSTJĂ&#x201A;O t3PDLNFTI Muros MecĂĄnicamente Estabilizados t5FSSBNFTI4ZTUFNĂ&#x2018; t5FSSBNFTI7FSEFĂ&#x2018; GeosintĂŠticos t(FPUFYUJM t(FPNFNCSBOBT t(FPNBMMBT t#JPNBOUBT(FPNBOUBT t(FPESFOFT t5VCPT(FPUFYUJM Fibra t1JTPT*OEVTUSJBMFT t5Ă&#x2C6;OFMFT t1SFGBCSJDBEPT MACCAFERRI DE MĂ&#x2030;XICO, S.A. DE C.V "74"/1&%3*50  1"326&*/%6453*"-26&3Â?5"30  4"/5"304"+Â&#x2013;63&(6* 230$1

5&-Â?'0/04 QUERĂ&#x2030;TARO:: MĂ&#x2030;XICO: :

CORREO: JOGP!NBDDBGFSSJDPNNY ZNBDDBGFSSJ!QSPEJHZOFUNY PĂ G. WEB: XXXNBDDBGFSSJDPNNY


LA GEOTECNIA EN LA HISTORIA

Problemas de cimentación en la Ciudad de México

3.2 ton/m2. En consecuencia se ha registrado hasta la fecha un asentamiento promedio de 66 cm, con una evolución que difiere de la forma clásica; recuerda a las curvas registradas en el laboratorio incrementando las presiones de modo que la relación Δp/pl fuera menor que 0.2. Si se toma como valor de pl a la carga de preconsolidación media, en este caso del orden 1.2 kg/cm2, resulta Δp/pl de 0.27. Teniendo en cuenta las mediciones piezométricas realizadas bajo la cimentación en tres puntos, puede afirmarse que las presiones de poro que indujeron las cargas fueron menores de 0.01 kg/cm2, una vez restablecida la posición del nivel freático que había alterado por razones constructivas. Un comportamiento similar al de este edificio, se ha observado en varios que tenían en común el hecho de no haberse logrado una compensación total y el exceso de presión Δ estaba comprendido entre 1 y 3 ton/m2. Ejemplos como el Palacio de Bellas Artes en que la relación Δp/pl es próximo a 0.7, la muestran una curva de hundimientos relativos que vuelve a ser similar a la teórica. Lo que antecede parece indicar que hay casos en que el proceso hidrodinámico condiciona la evolución del asentamiento como prevé la teoría de consolidación, y otros, en que la interacción de las partículas sólidas regula la comprensión de arcillas sin ser afectada apreciablemente por el flujo de agua.

Conclusiones

Cimentaciones de pilotes

Comentario final

Dada la elevada compresibilidad de las formaciones arcillosas, se ha recurrido a los pilotes para transmitir al subsuelo las cargas de construcción pesadas; los efectos del hundimiento general en este tipo de cimentación, han impulsado a la creación de mecanismos reguladores de las cargas que permiten al edificio asentarse con una velocidad semejante a la del terrero, y al uso de los pilotes de fricción largos, con los mismos fines. Las estimaciones de capacidad de carga, que en un principio se basaban en formulas dinámicas, han evolucionado en la última década hacia su determinación por medio de pruebas de campo. Los resultados obtenidos en dos casos, con grupos de 3 pilotes de concreto, desplantados en estratos resistentes, han permitido comprobar que fórmulas como las de Engineering News son conservadoras y que es más aceptable el cálculo de la capacidad crítica por medio de las expresiones desarrolladas por Meyerhof8. Uno de los problemas asociados a los pilotes, de gran importancia para la estabilidad del edificio que sustentan y la de las construcciones vecinas, es la fricción negativa que se puede desarrollar a causa del enjutamiento de los depósitos de arcilla provocado por el bombeo de agua subterránea, según se comentó anteriormente. Debe notarse que esta acción existe cuando la consolidación alcanza a los materiales atravesados por los pilotes, ya que la compresión de los estratos subyacentes a ellos implica un simple desplazamiento del conjunto.

La presentación estadística de los valores de propiedades mecánicas así como una idea general de la estratigrafía en la zona de la ciudad que invade al fondo del Lago de Texcoco, revela las características esenciales del subsuelo en relación con los problemas de cimentación. Debido a la heterogeneidad natural de los depósitos y a las alteraciones provocadas por el hombre, las decisiones sobre el tipo adecuado de la infraestructura deberán basarse en estudios meticulosos del terreno, en el conocimiento de la posible interferencia del edificio con otras construcciones y en una atinada apreciación de los efectos del hundimiento general en el comportamiento de la cimentación que se proyecta. La teoría de consolidación ha permitido justificar el fenómeno creado al subsuelo por la explotación de agua subterránea dentro de la ciudad, tomando en cuenta propiedades medias representativas, la disposición aproximada de los estratos arcillosos, la comprensión de los mantos arenosos y el probable funcionamiento de estos depósitos como drenes. Tanto los estudios de laboratorio como las observaciones en edificios parecen indicar que la relación del incremento de carga (Δp) a la presión efectiva que actúa en el suelo (Pl), es un factor determinante en la evolución de los asentamientos o deformaciones. El autor agradece la colaboración prestada por diferentes miembros del Instituto de Ingeniería, y en particular, los comentarios y sugerencias del ingeniero Marcos Mazari Referencias 1 Instituto Nacional de la Investigación Científica de México (1953). Informe sobre el trabajo gravimétrico efectuado en el Valle de México por Servicios Geofísicos, S.A. (no publicado). 2 Marsal, R. J., F. Hiriart y R. L. Sandoval (1952). Hundimiento de la Ciudad de México. Observaciones y estudios analíticos, Ediciones ICA, núm. 6, serie B. 3 Comisión Hidrológica de la Cuenca del Valle de México, SRH (1953 y 1957). “Recopilación de datos del Valle de México”, Boletín de Mecánica de Suelos, núms. 1 y 2. 4 Marsal, R. J., y M. Mazari (1959). El suelo de la Ciudad de México. Estratigrafía y propiedades. Hundimiento general. Comportamiento de cimentaciones. México: Instituto de Ingeniería, UNAM. 5 Laboratorio de Mecánica de Suelos de Ingenieros Civiles Asociados, S.A. de C.V. (1952). Observaciones piezométricas en el subsuelo del Valle de México. México: Ediciones ICA, núm. 20. 6 Carrillo, N. (1948). “Influence of artesian wells in the sinking of Mexico City”. Proceedings of the Second Internacional Conferenceon Soil. Mechanics and Foundation Engineering, vol. VIII. 7 Terzaghi, K. y R. B. Peck (1948). Soil mechanics in engineering practice. Nueva York: Wileyand Sons. 8 Meyerhof, G. G. (1951). “The ultimate bearing capacity of foundations”. Geotechnique, vol. II, núm. 4. Éste es un resumen del trabajo original proporcionado por el ingeniero Guillermo Springall. Puede consultar la versión completa en la página web del SMIG en la dirección www.smig.org.mx

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RESEÑAS

TESIS

Un método directo de interacción tridimensional suelo-estructura Tesis de Germán López Rincón para obtener el grado de maestro en Ingeniería con especialidad en Geotecnia Facultad de Ingeniería, UNAM Tutor: Rigoberto Rivera Constantino

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ste trabajo presenta un método directo de interacción estática tridimensional suelo-estructura, el cual combina la matriz de rigidez de ambos para resolver en forma simultánea la distribución de reacciones de uno y los elementos mecánicos en la otra. Para ello sigue los lineamientos

del comportamiento del suelo establecidos por Zeevaert (1973), así como los desarrollos de Sánchez, Enríquez y Meza (1982) y Demeneghi (1995). Además, utiliza la solución DamyCasales (1981), entre otras, para calcular la distribución de esfuerzos en la masa del suelo. Muestra también

ejemplos numéricos que simplifican el uso del método y concluye que el avance logrado resulta más racional que los anteriormente propuestos, además de que es fácilmente programable, con lo que el tiempo de cómputo se reduce, comparado con el que se requiere al utilizar el método iterativo

Aplicaciones de la dinámica de suelos Tesis de Néstor Gordillo para obtener el grado de maestro en Ingeniería Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, ESIA-IPN Tutor: Alberto Jaime Paredes

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n el presente trabajo se describen las propiedades dinámicas de los suelos, así como su determinación en laboratorio y en campo; se detallan cada una de las pruebas, los equipos y aparatos utilizados para su determinación. También se presentan las ventajas y desventajas que se consideraron de mayor relevancia en el empleo de cada una de éstas. El estudio de dichos temas, así como los principios de ingeniería sísmica que se discuten en este trabajo, serán abordados mediante tres casos prácticos. La evaluación de la respuesta dinámica de estructuras en zonas altamente sísmicas debe incluir análisis dinámicos y de inte-

racción suelo-estructura, según se requiera, con el fin de garantizar el buen comportamiento del sistema. Se tiene como primer caso un edificio construido en suelos blandos; como segundo caso, la estabilidad de un talud, y como tercero, la estabilidad de un muro de contención ante las solicitaciones dinámicas. Para esto se desarrollan modelos bidimensionales de diferencias finitas y elemento finito que simularán el comportamiento global del sistema durante un sismo. De igual forma, se emplearán métodos analíticos pseudoestáticos, con los que se analizarán estructuras como los muros de contención

TECNOLOGÍA INTEGRAL DE INGENIERÍA, S.A. DE C.V. Estudios de Geotecnia y de Mecánica de Suelos y Rocas Supervisión Geotécnica en Obras Viales

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RESEÑAS

LIBROS

LIBROS Pavement Cracking: Mechanisms, Modeling, Detection, Testing and Case Histories

Imad L., Tom Scarpas y Andreas Loizos (eds.).  Londres: Spon Press, 2008

En el ámbito internacional, se presta mucha atención a las causas, prevención y rehabilitación de grietas en pavimentos de concreto, flexibles y compuestos. El VI Congreso Internacional RILEM sobre Agrietamiento de Pavimentos (Chicago, junio 16-18, 2008) proporcionó un foro de discusión para los avances recientes y los resultados de investigaciones. Este libro es una recopilación de los trabajos presentados en dicho congreso e incluye contribuciones sobre gran variedad de temas, tales como: • Modelado del inicio y propagación de grietas en los pavimentos • Mecanismos de agrietamiento por fatiga de arriba abajo y de abajo arriba • Técnicas de pruebas de laboratorio y efectividad de la evaluación • Enfoques de construcción y su relación con la generación de grietas • Levantamiento de grietas y evaluación no destructiva • Estudios experimentales in situ: construcción en el campo y técnicas de rehabilitación para inhibir el agrietamiento de pavimentos • Desempeño de técnicas de prevención de agrietamientos y de predicción de la vida útil de pavimentos • Efectividad de sistemas interestratificados • Evaluación del agrietamiento de pavimentos mediante pruebas aceleradas en pavimentos • Caracterización de sobrecarpetas de asfalto mezclado en caliente

• Modelado y ensaye de interfaces de pavimentos • Validación de modelos de campo y laboratorio • Mecanismos y estudios de campo de agrietamientos a bajas temperaturas • Agrietamiento en capas de pavimentos semirrígidas y estabilizadas • Investigaciones analíticas y experimentales de juntas de concreto • Comportamiento de la carpeta de rodamiento El libro Pavement Cracking: Mechanisms, Modeling, Detection, Testing, and Case Histories resulta de particular interés para académicos, investigadores y profesionales relacionados con la mecánica de suelos y el comportamiento de los pavimentos. Eurocódigo 7: Proyecto geotécnico

Comité Técnico de Normalización AEN/CTN 140. Madrid: AENOR, 1997

El Eurocódigo 7 es una de las normas publicadas por el Comité Europeo de Normalización para unificar los criterios y normativas en relación con el proyecto geotécnico de diferentes estructuras. Éste se organiza en tres partes: Parte 1. Reglas generales Contiene las bases geotécnicas generales para el diseño de edificios, evaluación de datos geotécnicos, usos para la mejora del terreno, refuerzos del terreno, drenajes y rellenos. Además, incluye el diseño geotécnico de cimentaciones superficiales (como zapatas o losas de cimentación) y profundas (como pilotes), estructuras de contención, pantallas, desmontes y diques, así como las reglas de cálculo para las acciones originadas por los terrenos y presiones de agua, ampliando los criterios de la NBE-AE-88. Parte 2. Diseño asistido con ensayos de laboratorio

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Muestra los requisitos para la ejecución, interpretación y uso de los resultados de laboratorio en un proyecto geotécnico. Parte 3. Diseño asistido con ensayos de campo Incorpora los requerimientos para la ejecución, interpretación y uso de los resultados de los ensayos de campo en un proyecto geotécnico. Specialty Construction Techniques for Dam and Levee Remediation

Donald Bruce (ed.). Londres: Spon Press, 2012

Las presas y los bordos proporcionan un enorme soporte y protección para obras de infraestructura. Su mantenimiento puede resultar caro, pero el costo de no llevarlo a cabo muchas veces puede ser mayor. Actualmente, se aplican diferentes procesos geotécnicos especializados para la reconstrucción de presas y bordos. En el libro Speciality Construction Techniques for Dam and Levee Remediation, se describe la construcción de pantallas hidráulicas impermeables a través de rellenos, suelos y rocas que se refieren principalmente, aunque no de manera exclusiva, a presas de tierra y enrocamiento y a bordos de protección. También se esboza el empleo de anclas presforzadas para roca, que permiten estabilizar las presas de concreto y sus obras complementarias. Los primeros capítulos del libro presentan conceptos, métodos, materiales e ilustraciones de casos reales, seguidos por procedimientos de aseguramiento de la calidad, control y verificación; posteriormente, muestran un resumen


LIBROS

de las lecciones aprendidas y algunas recomendaciones. Por su parte, los demás capítulos proporcionan ciertos detalles del trasfondo, instrumentación, especificaciones y contratos, así como las lecciones generales aprendidas. Aunque su aplicación principal se concentra en los Estados Unidos, los principios y guías del libro son de carácter internacional, donde quiera que las estructuras costeras jueguen un papel significativo en la protección. Introduction to Tunnel Construction

David Chapman, Nicole Metje y Alfred  Stärk. Londres: Spon Press, 2010

La excavación de túneles proporciona una solución adecuada para una gran

variedad de obras de ingeniería. Es un proceso complejo que requiere un conocimiento profundo de las condiciones del subsuelo, así como de aspectos estructurales. En este libro se abarcan todas las áreas que el lector necesita conocer para poder dedicarse a la construcción de túneles. También se incluyen varios proyectos de túneles reales para demostrar la forma de aplicar la teoría a la práctica. Como parte del contenido se encuentran: • Condiciones del terreno correspondientes tanto a rocas duras como a suelos blandos

RESEÑAS

• Estudio del sitio, selección de parámetros y aspectos de diseño • Métodos para mejorar la estabilidad del terreno y las técnicas de revestimiento • Descripciones de las diversas técnicas que existen para excavación de túneles • Aspectos de higiene y seguridad • Monitoreo de túneles durante la construcción Por su presentación clara y concisa, y por la gran cantidad de ilustraciones que contiene, este texto es fundamental para estudiantes del último año de la carrera, así como para los que cursan estudios de maestría. También resulta un punto de partida valioso para profesionales recién egresados.


TEMA DE PORTADA

ARTíCULO TÉCNICO

Túnel Emisor Oriente: análisis, diseño y comportamiento

Mario Arturo Aguilar Téllez

Maestro en Ingeniería con especialidad en Mecánica de Suelos. Trabaja en la Dirección de Construcción Especializada de ICA, donde se desempeña como gerente de Ingeniería de los tramos 1 y 2 del Túnel Emisor Oriente, entre otras funciones. Participa en actividades gremiales en la SMIG, en la AMITOS y en el CICM. Gabriel Auvinet Guichard, Marc Comulada-Simpson, Ulrich Maidl, Rafael Méndez Marroquín, José Luis Rangel Núñez

Túnel Emisor análisis, diseño y Este artículo presenta las características principales del proyecto del Túnel Emisor Oriente y resume aspectos como la estratigrafía atravesada, las propiedades mecánicas, los criterios geotécnicos de análisis y diseño, los procesos constructivos desarrollados y el comportamiento.

E

l Túnel Emisor Oriente se construye al norte del Ciudad de México y forma parte de su sistema de drenaje. Con una longitud de 62 km y con 7 m de diámetro interno, cruza una amplia variedad de suelos, desde los muy blandos, como las arcillas del Valle de México, hasta tobas y rocas volcánicas. Para su construcción se realizaron 24 lumbreras con diámetros interiores variables entre 12 y 16 m, y con profundidades desde los 28 hasta los 155 m. Los principales retos de ingeniería que se han presentado en esta obra subterránea, dadas las condiciones geotécnicas encontradas, son dos: los efectos de la subsidencia regional y la amplificación dinámica de los suelos arcillosos muy blandos (altamente deformables y con una resistencia al esfuerzo cortante muy baja), y las altas presiones de poro que se registran en algunas formaciones geológicas. Para afrontar estos problemas tanto de diseño como de construcción, se desarrollaron técnicas de análisis y procesos constructivos ad hoc que han mostrado su eficiencia en los tramos ya construidos. Este artículo presenta las características principales del proyecto y en él se resumen aspectos

como la estratigrafía atravesada, las propiedades mecánicas, los criterios geotécnicos de análisis y diseño, los procesos constructivos desarrollados, y el comportamiento. 1. Introducción

La cuenca del Valle de México es cerrada, sin salidas naturales de agua, por lo que desde tiempos inmemorables ha sufrido inundaciones. Para tratar de evitarlas, se ha requerido la construcción de salidas artificiales, las cuales se han ido incrementando dado el crecimiento de la urbe. Por ejemplo, en 1789 se realizó el corte de Nochistongo, y en 1900 se inauguró la segunda salida artificial, constituida por el Gran Canal de Desagüe, con una longitud de 47.5 km, así como el primer túnel de Tequisquiac, de 10 km de longitud (Auvinet, 2010). En 1951 y 1952, fuertes precipitaciones pluviales hicieron evidente el hundimiento de la ciudad y del Gran Canal del Desagüe, al generar considerables inundaciones que cubrieron por varias semanas gran parte del Centro Histórico (Auvinet, 2010). Como respuesta a ello, y con el objeto de aliviar los constantes problemas causados por las precipitaciones pluviales, de 1967 a 1975 se construyó el Túnel Emisor Central (TEC), obra principal del Sistema de Drenaje Profundo y tercera salida artificial del valle (Farjeat, 1975). La capacidad original de desalojo del TEC era de 290 m3/s; sin embargo, debido al hundimiento regional (el cual es mayor en la ciudad y se hace casi nulo hacia el norte en la zona de desalojo de agua), así como a la creciente extracción de agua del subsuelo (lo que acelera dicho hundimiento), el Gran Canal del Desagüe perdió su pendiente original y su capacidad de desalojo se vio disminuida. La velocidad de hundimiento del valle es mucho mayor en los primeros

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Túnel Emisor Oriente: análisis, diseño y comportamiento

ARTíCULO TÉCNICO

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Oriente: comportamiento 15 km del canal, 20 cm/año aproximadamente, mientras que en el resto es de 5 a 7 centímetros por año. Con el fin de reducir la vulnerabilidad de la ciudad a las inundaciones, en caso de haber problemas en el TEC, y de responder a las nuevas demandas de drenaje de las zonas recientemente pobladas, se consideró necesaria la construcción de un segundo drenaje profundo conocido como Túnel Emisor Oriente (TEO). Este nuevo túnel dará apoyo al sistema de drenaje de la ciudad, principalmente durante las etapas de mantenimiento del TEC.

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2. Descripción general del proyecto

El TEO se localiza al noreste de la Ciudad de México. Tiene una longitud de 62 km; su diámetro interior libre es de 7 m, el exterior de 8.4 m (en los primeros 21 km) y 8.6 m (en el resto); tiene una pendiente descendente inicial hacia el norte de 0.19% y, a partir del kilómetro 13+460, de 0.16% (véase figura 1). Las coberturas del túnel son variables, desde los 28 m en la parte sur (L-0), hasta 155 m en la norte (L-20). Dada su longitud y profundidad, cruzará una importante variedad de geomateriales, a saber, desde arcillas de plasticidad elevada sometidos a efectos del hundimiento regional y amplificación sísmica en la porción sur; suelos areno-arcillosos de origen fluvial, aluvial y volcánicos con mayor resistencia y menor deformabilidad en la parte intermedia del tramo, y suelos arcillosos fuertemente consolidados con lentes de boleos empacados en arcilla y limo, así como coladas de roca basáltica al final. En la construcción del TEO se utilizan seis máquinas tuneleras tipo tierra balanceada (EPB), y se emplean 24 lumbreras profundas, cinco con un diámetro interno de 16 m (las cuales

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Figura 1. Localización en planta del Túnel Emisor Oriente (Google Earth, 2011).

son usadas para el armado y desarmado de las tuneleras), y el resto, con 12 m de diámetro (utilizadas para la operación y el mantenimiento del túnel). La distancia entre lumbreras es de 2.5 km en promedio, y su profundidad varía entre los 28 y los 155 m. El portal norte se ubica cerca de la salida del TEC, el cual descarga en el río El Salto, en Hidalgo.

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Túnel Emisor Oriente: análisis, diseño y comportamiento

a)

Figura 2. Proceso constructivo de lumbreras (lumbrera L-10, TEO, 2010).

El proceso constructivo de las lumbreras varía de acuerdo con las condiciones estratigráficas. En total, se dispone de tres métodos constructivos: 1) procedimiento de muro Milán en toda la longitud de la lumbrera; 2) procedimiento mixto, en el que se emplea el muro Milán desde la superficie hasta cierta profundidad, a partir de la cual se usa el proceso constructivo convencional en materiales más competentes y más profundos (véase figura 2); 3) procedimiento de muro convencional en toda la longitud de la lumbrera. El revestimiento del túnel se forma en dos partes (véase figura 3). La primera es el soporte inicial o primario; está formada por anillos construidos con dovelas prefabricadas de concreto armado. La segunda consiste en el recubrimiento secundario o definitivo de concreto armado, el cual se construye posteriormente en el sitio. Desde la lumbrera L-0 hasta la L-10 (kilómetro 21+635.101), el túnel tiene un diámetro exterior de 8.4 m, con espesor del revestimiento primario y secundario de 0.35 m cada uno, como se muestra en la figura 3a. A partir de la L-10, hasta el portal de salida, el diámetro exterior es de 8.6 m, con espesor de los revestimientos primario y secundario de 0.4 m (véase figura 3b).

Muchas dificultades se encontraron en profundidades mayores a los 100 m, particularmente en el muestreo inalterado de arenas limosas con gravas, limos arcillosos con arenas y tobas volcánicas, por lo que se tuvieron que realizar pruebas mecánicas en el lugar. Un reto importante fue la interpretación de la exploración geotécnica y de los estudios especializados, el cual fue superado con la ayuda de los mapas geológicos del Valle de México elaborados por Mooser et al. (1996), así como de los análisis de correlación, estimación y simulación realizados con métodos geoestadísticos (Auvinet, 2002).

3. Exploración geológica y geotécnica

4. Condiciones geológicas e hidráulicas

En principio, es de destacar que la exploración fue muy ambiciosa; en ella se usaron alrededor de 250 barrenos, con una longitud total de 25 mil metros. Los métodos de exploración usados fueron: • Barrenos. Penetración estándar (SPT) y cono eléctrico (CPT) • Muestreadores de suelos. Tubos Shelby y Denison, y muestreadores integral y swivel triple • Mediciones de campo. Piezómetros, permeámetros, presiómetros, dilatómetros y phicómetros • Métodos geofísicos. Cross-hole y SPAC para la determinación de los perfiles de ondas P y S • Pruebas de laboratorio. Índices y mecánicas

b)

Figura 3. Sistema de soporte del túnel: a) soporte primario; b) soporte secundario.

El trazo del TEO tiene como objetivo atravesar un mínimo de formaciones rocosas y tener las coberturas menores. Por consiguiente, a lo largo de sus primeros 40 km cruza por depósitos cuaternarios poco consolidados del norte de la cuenca de México, y después corta en 21.3 km las tobas terciarias consolidadas de Nochistongo. 4.1 Geología general

Partiendo de Sur a Norte, los primeros 2.5 km del túnel se excavarán en depósitos lacustres cuaternarios de la cuenca de México; al norte, al cruzar la sierra de Nochistongo, se encontrará primero con las vulcanitas pliocénicas Huehuetoca, y después con los depósitos lacustres (igualmente

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Túnel Emisor Oriente: análisis, diseño y comportamiento pliocénicos) de la formación Taximay, dispuesta en bloques tectónicos cubiertos por abanicos aluviales y algunas lavas basálticas próximas al portal de salida (véase figura 4). En total, el túnel atravesará seis formaciones geológicas, a saber: i Formación lacustre del Cuaternario superior de la cuenca de México (del kilómetro 0 al 21+140) ii. Formación de basaltos: lavas, cenizas basálticas del Cuaternario de la cuenca de México y lavas del flanco norte de la sierra de Nochistongo (kilómetros 21+140 a 30+300) iii. Formación de suelos sublacustres (kilómetros 30+300 a 38+000) iv. Formación de abanicos aluviales del Pliocuaternario de la sierra de Nochistongo (kilómetros 38+000 a 40+350) v. Formación vulcanitas Huehuetoca del Plioceno superior (kilómetros 40+350 a 46+000) vi. Formación Taximay del Plioceno medio (del kilómetro 46+000 al portal de salida) 4.2 Geohidrología

El TEO interceptará tres acuíferos del subsuelo: • El acuífero de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México

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• El acuífero Cuautitlán-Pachuca, que se ubica en el Estado de México • El acuífero del Valle del Mezquital, localizado en Hidalgo y que será interceptado en el extremo final del túnel 5. Caracterización geotécnica

En su inicio, entre las lumbreras L-0 y L-10, el túnel se sitúa en arcillas saturadas muy compresibles, con resistencia al cortante muy baja, que amplifican las ondas sísmicas y que están en proceso de consolidación. Posteriormente, desaparecen de manera paulatina los estratos arcillosos y el túnel se emplaza en la zona de tobas, las cuales están formadas por intercalaciones de limos arenosos o arenas limosas, algunas veces arcillosas, parcialmente saturadas y con niveles piezométricos abatidos, o en ocasiones secos, con lentes de arena con pocas gravas o cenizas volcánicas muy compactadas. Entre las lumbreras L-10 y L-14, la estratigrafía anterior se interrumpe abruptamente y el túnel se encuentra con un frente de excavación mixto, formado en su parte superior por una colada de basalto del cerro Tultepec, y descansa sobre ceniza volcánica cementada, la cual, a su vez, reposa en las tobas. En esta zona, los niveles piezométricos suben. A partir de la lumbrera L-14, hasta llegar a la L-16, el túnel se ubica en suelos aluviales prelacustres compuestos


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Figura 4. Perfil geológico (Mooser, 2010).

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Total Presión de poro

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1400.0 1200.0 1000.0 800.0 600.0 400.0 200.0 0.0

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Factor de seguridad Relación de estabilidad

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Factor de seguridad y relación de estabilidad

Resistencia al esfuerzo cortante, no drenada (kN/m2)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Relación de esfuerzos totales in situ (σh/σv)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Esfuerzo in situ (t/m2)

Gráfica 1. Esfuerzos geoestáticos, relación de esfuerzos totales, resistencia al cortante no drenada, factores de seguridad de acuerdo con el criterio de Tamez (1997) y relación de estabilidad (Rangel, 2005 y 2007)

Número de lumbrera

principalmente de limos arenosos con lentes de arenas y, en ciertos puntos, de gravas fluviales. La particularidad de este tramo es que, en la parte inferior de la sección del túnel, se encuentra un estrato deformable, con baja resistencia al esfuerzo cortante, y cuyos niveles piezométricos están muy abatidos. Entre las lumbreras L-16 y L-19 se atraviesan suelos de origen aluvial, como arenas o gravas limosas intercaladas con limos arenosos, y en ocasiones se presentan estratos delgados de boleos empacados en limo débilmente cementados y con carga de agua. A partir de este tramo, las presiones piezométricas aumentan. Desde la L-19 hasta el portal de salida, el túnel se ubica en la formación Taximay, compuesta de arcillas muy consolidadas, poco deformables y con alta resistencia al esfuerzo cortante; sin embargo, al final del trazo se ubica en la frontera entre ésta y los abanicos aluviales, donde se localiza un estrato de gravas y boleos empacados en limo con presiones de poro elevadas, de hasta 0.75 MPa, que crearán problemas de excavación, control de agua y estabilidad de soporte en la excavación. Con el fin de dar una idea general de la calidad del material, desde el punto de vista del tuneleo en suelos, en la gráfica 1 se presenta la variación de la profundidad del eje del túnel a todo lo largo, los esfuerzos totales y la presión de poro geoestática, la resistencia media al esfuerzo cortante, la relación de estabilidad y el factor de seguridad de la excavación (Tamez, 1997, y Rangel et al., 2005 y 2007). En el tramo inicial del TEO aparecen los factores de seguridad menores, correspondientes a las arcillas muy suaves de la Ciudad de México, las cuales tienen esfuerzos cortantes resistentes muy bajos y altos módulos de deformación. Si bien al incrementarse la cobertura del túnel se manifiestan geomateriales con

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Túnel Emisor Oriente: análisis, diseño y comportamiento mayor resistencia al esfuerzo cortante y menor deformabilidad, existen zonas donde el túnel cruzará lentes arcillosos muy suaves y con presiones de poro muy abatidas, o nulas, lo que provocará el descenso del factor de seguridad. Desde la lumbrera L-10, pero principalmente entre las lumbreras L-19 y L-24 (donde además existe un estrato de boleos empacados en limo), se tienen cargas hidráulicas que varían entre 0.5 y 0.75 MPa, lo que dificulta el tuneleo. 6. Análisis del revestimiento del túnel

Como ya se ha mencionado, el soporte del túnel se construye en dos etapas: la primera consiste en la colocación de anillos de concreto compuestos de seis a siete dovelas en la parte final del escudo, inmediatamente después de excavar el túnel; en la segunda etapa se construye un soporte de concreto colado en el lugar, con el empleo de una cimbra deslizante (véase figura 3). Para representar adecuadamente este proceso constructivo, así como los cambios que provoca en las condiciones de trabajo de los revestimientos y en el medio alrededor del túnel, se emplean modelos de elementos finitos evolutivos; para el análisis estructural del revestimiento primario se utiliza el método de las rigideces. Las etapas principales del análisis del proceso constructivo del túnel son las siguientes:

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i. Determinación de los esfuerzos geoestáticos. ii. Construcción del revestimiento primario. Evaluación de los cambios en el estado de esfuerzos y deformaciones en el subsuelo, así como del soporte del túnel durante su excavación y la colocación del revestimiento primario, incluyendo las variaciones de la presión de poro inducida durante el tuneleo, y su disipación y determinación de las acciones mecánicas en el revestimiento. iii. Comportamiento durante la vida útil del revestimiento primario. Evaluación de los cambios en el estado de esfuerzos y deformaciones en el subsuelo, así como del soporte durante su vida útil (18 meses). Dependiendo del tramo del túnel, los cambios en los esfuerzos del subsuelo pueden deberse a tres factores: los decrementos de la presión de poro (que ocasionan la subsidencia regional o las variaciones de la presión de poro por suspensión del bombeo), la sobrecarga o las descargas en superficie, principalmente en la zona del gran canal. 6.1 Determinación de los esfuerzos geoestáticos

Los esfuerzos iniciales en el subsuelo (efectivos, presión de poro y totales) se determinan con base en el peso volumétrico del suelo, las mediciones de las presiones de poro en campo mediante piezómetros abiertos y electrónicos (para la


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Figura 5. Modelo numérico 2D de elementos finitos empleado en el análisis del tuneleo y la colocación del revestimiento primario.

condición más desfavorable), y evaluando el valor del coeficiente de reposo mediante la expresión siguiente: k0 =

ν’ 1 - ν’ (1 - sinφ’) OCR

Teoría del medio continuo

Jacky (1944) y Meyerhof (1976)

Donde ν’ es la relación de Poisson efectiva y φ’ el ángulo de fricción interna efectivo. En los estratos arcillosos lacustres, el valor de la relación de Poisson fue de ν’≈0.5, mientras que en los estratos arenosos (tobas), aglomerados y rocas se consideró que 0.3<ν’<0.4. 6.2 Construcción del revestimiento primario

Partiendo de las condiciones geoestáticas en el subsuelo y aplicando una sobrecarga en superficie, se determinan, con el método del elemento finito bidimensional (MEF 2D), los cambios en el estado de esfuerzos y deformaciones en el subsuelo durante la excavación con máquina tunelera de tierra balanceada y la construcción del revestimiento primario formado por anillos de dovelas. En esta etapa, los puntos importantes a considerar en el modelado del proceso constructivo son la presión en el frente, la presión de inyección, las características del mortero o bicomponente que se coloca en el espacio existente entre el revestimiento y el medio, justo después del paso del escudo, y la rigidez y resistencia del revestimiento primario. En los suelos plásticos y altamente deformables, localizados al inicio del trazo, se buscó que el proceso constructivo ocasionará cambios muy ligeros en el estado de esfuerzos geoestáticos del medio circundante, con la finalidad de disminuir al mínimo los asentamientos superficiales generados por el tuneleo; por ello, los desplazamientos radiales ocasionados en la periferia del túnel fueron casi exclusivamente los que se crearon por la deformabilidad de los anillos del revestimiento primario, y fueron menores a 1% del diámetro del túnel, para evitar grietas en el soporte primario. Para los tramos donde el túnel tiene una profundidad tal que los asentamientos en superficie son despreciables, se considera un decremento moderado de los esfuerzos geoestáticos, cuidando que las zonas plásticas generadas no

indiquen mecanismos de falla y que los desplazamientos radiales producidos en el revestimiento sean siempre menores a 1% del diámetro del túnel; en otras palabras, se permite que el suelo trabaje más a fin de optimizar el revestimiento primario. En estos tramos se tuvieron problemas durante el diseño del revestimiento en los puntos en que el túnel se localiza en estratos de suelos muy deformables y sin presiones de poro, o casi nulas, dado que, en estas condiciones, el trabajo estructural del revestimiento es alto para los valores de k0 indicados previamente y la pérdida del confinamiento del revestimiento generado por el descenso o nulificación de la presión en el agua. Asimismo, se presentaron problemas de diseño en la condición de frente de excavación mixto, donde el contraste entre los módulos de deformación del basalto y de la toba es elevado. Un tercer caso donde el diseño del revestimiento primario se dificulta es en la condición de túnel muy profundo, con coberturas variables entre los 50 y 160 m, presiones de poro de hasta 7.5 bar y localizado en suelos deformables. En este caso, el proceso constructivo y el soporte primario se diseñaron partiendo de una relajación importante de los esfuerzos geoestáticos y la generación de las correspondientes zonas de plastificación alrededor del túnel. La definición de este decremento fue crítica y dependió de la magnitud de plastificación generada, así como del valor de desplazamiento total del terreno en la periferia. Las etapas principales de análisis en el modelado con MEF 2D (véase figura 5) son: 1. Determinación del estado de esfuerzos geoestáticos y aplicación de la sobrecarga en superficie 2 y 3. Evaluación del cambio en el estado de esfuerzos geoestáticos por el paso del escudo. Etapa en la que se retiran los elementos del suelo en la zona del túnel y se coloca el escudo. Primero se excava el medio con un escudo frontal (con un peso de 323 kN/m3) y luego se determina el desplazamiento radial inducido por la zona del faldón del escudo (donde el peso cambia a 240 kN/m3). En esta etapa se genera una emersión del túnel y un incremento de las presiones de poro. Es importante subrayar que en el análisis se considera una disipación de la presión de poro inmediata. 4. Colocación del revestimiento primario, modelado con un cilindro continuo que posee las dimensiones reales; es

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Túnel Emisor Oriente: análisis, diseño y comportamiento decir, no se considera la presencia de las juntas longitudinales ni transversales, por lo que en esta etapa se determinan los esfuerzos efectivos radiales y tangenciales, así como la presión de poro en la interfaz revestimiento-suelo para diferentes relaciones de flexibilidad del revestimiento primario (EI) y un valor constante de la rigidez axial (EA = 8.4 kN/m3). El análisis estructural detallado del revestimiento primario se realiza posteriormente, empleando un modelo de rigideces formado por dos anillos y partiendo de los estados de esfuerzos alrededor del túnel determinados en esta etapa (Comulada y Maidl, 2010). Asimismo, se aplica ½ anillo + 1 anillo + ½ anillo

Nodos longitudinales Acoplamientos

½ anillo + 1 anillo + ½ anillo

Figura 6. Modelo estructural del revestimiento primario mediante el empleo de un doble anillo (Comulada y Maidl, 2010).

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un desplazamiento radial al suelo ubicado en la periferia, cuyo valor depende de las características del relleno, de la holgura dejada por el avance del escudo, de la presión de inyección y del valor de la presión en el frente de excavación, cuidando evitar desplazamientos radiales y zonas plásticas de magnitud tal que provoquen mecanismo de falla en el suelo. 5. Trabajo del revestimiento primario en 18 meses. En esta etapa de diseño se hacen descender las presiones de poro en el suelo de acuerdo con el histórico del lugar. También se determinan los esfuerzos efectivos en la interfaz localizada entre el revestimiento y el suelo, así como las presiones de poro para su análisis posterior. Determinados los esfuerzos incidentes en el revestimiento primario durante las etapas 4 y 5, se procede a analizar su comportamiento, tomando en cuenta la presencia de las juntas longitudinales y transversales presentes en los anillos de dovelas. Para ello se emplea el modelo de anillo doble desarrollado por Maidl (Comulada y Maidl, 2010), donde las dovelas se modelan con elementos viga y las juntas transversales con elementos Winkler rotacionales; la presencia de los anillos contiguos se representa con un segundo anillo conectado al primero mediante el mismo modelo. Las características de los modelos Winkler se determinan

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Momento flexionante (kN-m/m)

400 350 300 250 200 150 100 50 0

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Fuerza cortante (kN/m)

600 500 400 300 200 100 0

Convergencia (cm)

7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Contracción %

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Fuerza axial (kN/m)

5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

Reducción de EI %

Gráfica 2. Resultados obtenidos en la penúltima etapa del análisis del revestimiento primario del TEO

experimentalmente; ambos anillos se apoyan en dichos modelos con la finalidad de que el sistema sea estable, pero su rigidez es insignificante puesto que el estado de esfuerzos incidentes al soporte obtenidos con el MEF está en equilibrio; por ello, la presencia de los elementos Winkler sirve solamente para contrarrestar cualquier desajuste de origen numérico, es decir, sus valores de rigidez son muy pequeños, por lo que no se utilizan para modelar la interacción suelo-estructura, la cual ya fue representada con el modelo numérico de elementos finitos. A pesar de que el modelado descrito tiene limitantes, en especial al emplear en el modelo del doble anillo los esfuerzos obtenidos en la interfaz del soporte y el suelo determinados con el MEF (Rangel, 2011), los resultados obtenidos muestran similitud con lo observado durante la construcción del túnel. Es importante resaltar que en el primer tramo del túnel se buscó limitar los desplazamientos radiales antes de la colocación del soporte a valores bajos, con el objetivo de evitar un asentamiento de importancia en superficie, por lo que los esfuerzos incidentes en el revestimiento fueron altos y ligeramente menores a los geoestáticos. Para los tramos finales del TEO la estrategia de diseño fue contraria; en efecto, se buscó inducir desplazamientos radiales del terreno antes de la colocación del soporte primario, así como el abatimiento de las presiones de poro, con la finalidad de disminuir las presiones actuantes en dicho soporte, pero evitando la generación de desplazamientos radiales y zonas plásticas de importancia alrededor del túnel. Un punto importante y de discusión sobre la metodología de análisis tiene que ver con el modelo constitutivo de suelo a emplear y las propiedades de los suelos con las que se cuenta. Lo deseable es utilizar modelos constitutivos ad hoc para el problema que se está analizando; por ejemplo, el empleo de los modelos del tipo Masing para estudiar el comportamiento a corto plazo durante el tuneleo y los modelos tipo Creep para el análisis del proceso de consolidación. Asimismo, es de resaltar que la experiencia en la aplicación de estos modelos en México es limitada; sin embargo, en algunos casos particulares se realizaron estudios en los cuales se emplearon; en ellos se consiguieron resultados semejantes a los obtenidos con el modelo Mohr-Coulomb. En la gráfica 2 se presentan los resultados obtenidos en la penúltima etapa del análisis del revestimiento primario del túnel. Con cuadros sólidos se indican los casos representativos de las condi-

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Túnel Emisor Oriente: análisis, diseño y comportamiento ciones críticas para cada tramo. Se entiende como condición crítica aquella que presenta una deformada inadmisible. Se aplicaron contracciones variables entre 1 y 2%, con el objetivo de representar el desplazamiento del terreno antes de colocar el revestimiento. Se tienen casos especiales con valores bajos que van de 0.2 a 0.5%, y altos, entre 3.5 y 4 por ciento. La rigidez flexural del soporte continuo se redujo a valores de 10 a 20%, con la finalidad de tomar en cuenta las juntas transversales y longitudinales entre dovelas. Existen casos como las lumbreras L-18 y L-20 donde el valor fue de 40%. Es importante comentar que los valores bajos del factor de corrección de la rigidez del revestimiento se deben principalmente a las limitantes del procedimiento empleado (Rangel, 2011). La fuerza axial en el revestimiento primario fue incrementándose (desde 900 hasta 6,500 kN/m) conforme se aumentaba la cobertura del túnel, con lo que se mantenía casi constante el valor del cortante en el intervalo de 50 a 200 kN/m. El valor del momento flexionante no mostró una tendencia como la fuerza axial o el cortante; éste varió entre 30 y 360 kN-m/m. Las convergencias horizontales y verticales oscilaron, pero fueron en general menores a 0.5% del diámetro del

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túnel (4.2 y 4.3 cm), exceptuando los casos de las lumbreras L-3 y L-5, cuyo valor fue ligeramente mayor, aunque menor a 1% del diámetro (inicio del agrietamiento del revestimiento primario). 6.3 Comportamiento del revestimiento primario

Para el análisis del revestimiento en condiciones de largo plazo, es decir a 18 meses, que es el tiempo asignado al soporte primario previo a la colocación del revestimiento secundario (etapa 5, véase figura 5), se considera un abatimiento de la presión de poro variable entre 5 kN/m2 y 10 kN/m2 solamente para el tramo inicial del túnel (L-0 y L-1A). Asimismo, se considera un modelo con carga radial uniforme obtenida a partir del estado de esfuerzos previo, disminuyendo la presión horizontal con el abatimiento propuesto a 18 meses y empleando los módulos de deformabilidad del suelo a largo plazo; esto parte de la observación en campo que indica que, al deformarse el túnel a corto plazo, el esfuerzo a su alrededor se redistribuye de manera uniforme. 6.4 Análisis sísmico

Se realiza para dos condiciones de trabajo: a 47.5 años, periodo de retorno para el análisis dinámico del revestimiento


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primario (corto plazo), y a 475 años para el revestimiento secundario (largo plazo), en el que se emplea el método propuesto por Wang y Parson (1993). Los resultados indican que la deformación inducida en el anillo de concreto es muy baja, del orden de ε=0.001, para el movimiento longitudinal y deformación circunferencial de ε=0.0003 por ovalamiento. 7. Conclusiones y recomendaciones 7.1 Exploración

Las técnicas de exploración y muestreo usadas por la ingeniería mexicana convencional fueron eficientes para profundidades menores a los 60 m; posteriormente se dificultó el muestreo, por lo que tuvieron que emplearse muestreadores de mayor diámetro y longitud, como el muestreador integral de suelos y el muestreador de barril triple, ambos con wire-line. Asimismo, para la determinación in situ de las propiedades del suelo se emplearon técnicas poco comunes en la ingeniería nacional, como es el caso de la técnica geofísica denominada SPAC para determinar la ley de velocidad del terreno con respecto a la profundidad, y las sondas con presiómetro y phicómetro. Es importante comentar que los valores de los módulos de deformación obtenidos en laboratorio, con muestras inalteradas recuperadas con muestreadores convencionales, comparados con los obtenidos con el presiómetro y phicómetro, fueron hasta un orden de magnitud menor. Este resultado muestra el grado de alteración que los muestreadores tradicionales inducen en el suelo cuando la profundidad y la dureza del material se incrementan. 7.2 Diseño

Las estrategias de diseño empleadas han producido resultados congruentes con lo observado en campo durante y después de la construcción. Es importante destacar que el valor de reducción de la rigidez flexural (EI) de los anillos de dovelas empleado en la etapa de diseño varió entre 15 y 40%. Estos valores se consideran bajos a la luz de lo reportado en la bibliografía internacional. 7.3 Instrumentación

Se observa que el paso de la tunelera incrementa la presión de poro, ya sea por la presión desarrollada en el frente, por el paso del escudo o por la presión de inyección; no obstante, su disipación es rápida en los suelos arcillosos, tomando un día cuando más. Asimismo, es conveniente destacar que los cálculos han sido consistentes con respecto a lo observado durante la construcción. 7.4 Procesos constructivos

Para los túneles excavados en suelos arcillosos, los asentamientos observados en superficie están relacionados con el proceso constructivo del túnel. En efecto, la selección adecuada de la presión en el frente y de la presión, tipo y

volumen de inyección del espacio anular entre las dovelas y el suelo son factores de importancia en la generación de asentamientos en superficie. En el TEO se aplicaron los criterios siguientes para la definición de las presiones en el frente y de inyección: • pf = u+0.5 kg/cm2 • pf = σv*ka+u+20kPa • piny = pf En síntesis, los problemas principales de diseño y construcción en suelos blandos afrontados en la excavación fueron los siguientes: • La evaluación y solución de la amplificación dinámica y la subsidencia regional en la arcillas suaves • El tuneleo en suelos suaves de áreas urbanas • El tuneleo de suelos a profundidades variables entre 50 y 155 metros • El tuneleo en frentes mixtos (limos arenosos con lentes de basaltos o arcillas suaves con lentes duros) • La construcción de lumbreras con profundidades mayores a 100 m (hasta 160 m) en condiciones de suelo difíciles

Referencias Auvinet, G., y J.F. Rodríguez (2004). “Análisis de lumbreras cilíndricas sometidas a cargas locales”. Memorias del XXII Congreso Nacional de Mecánica de Suelos, vol. 2. Guadalajara: Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos: 317-322. Auvinet Guichard, G. (2010). “Doscientos años en la historia de la ingeniería en México”. Separata. México: Fundación ICA. Comulada-Simpson, M., y U. Maidl (2010). “Design and structural analysis of lining segments in soft soils”. Simpiosio International de Túneles y Lumbreras. México: Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, Asociación Mexicana de Ingeniería de Túneles y Obras Subterráneas. Farjeat Páramo, E. (1975) Memoria técnica de las obras del drenaje profundo del Distrito Federal. México: TUNEL. Jaky, J. (1944). “The coefficient of earth pressure at rest”. J. Soc. Hungarian Architects Eng. 7-355-358. Mooser, F., A. Montiel y A. Zúñiga (1996). Nuevo mapa geológico de las cuencas de México, Toluca y Puebla. México: Comisión Federal de Electricidad. Mooser, F. (2010). Modelo geológico del Túnel Emisor Oriente. México: COMISSA. Rangel, J.L., U. Iturrarán, A.G. Ayala y F. Cervantes (2005). “Tunnel stability analysis during construction using a neuro-fuzzy system”. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, Wiley InterScience, núm. 29. Londres: 1434-1456. Rangel Núñez, J.L., G. Auvinet-Guichard y E. Tamez-González (2007). “A simple criterion to evaluate tunnel stability during construction”. ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Tunneling. Viena: EUROTUN. Rangel Núñez, J.L. (2011). Memoria técnica del diseño del revestimiento del túnel de la línea 12 tramo estación Mexicalzingo-Ermita. informe interno. Mexico: ICA. Tamez, E., J.L. Rangel Núñez y E. Holguín (1997). Diseño geotécnico de túneles. Mexico: TGC Geotecnia. Jaw-Nan Wang (1993). “Seismic design of tunnels: a simple state-ofthe-art design approach”. Nueva York: Parsons Brinckerhoff.

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Nota técnica Raúl Vicente Orozco Santoyo

Ingeniero civil, especialista y maestro en Vías Terrestres y doctor en Mecánica de Suelos. Profesor en la UNAM y académico titular de la Academia de Ingeniería. Conferencista e instructor en diversas universidades del país y en organismos públicos y privados. Perito en Geotecnia y Vías Terrestres por el CICM. Ex presidente de la SMIG. Miguel Pedro Romo Organista y Víctor Torres Verdín

Criterios geotécnicos básicos para aumentar la vida estructural de un pavimento El comportamiento de una estructura de pavimento, al igual que la mayoría de las obras de ingeniería, depende en gran medida de la firmeza de sus cimentaciones. Pese a lo anterior, tradicionalmente la estructura de los pavimentos ha sido construida mediante capas cuya rigidez tiende a disminuir con la profundidad. En este artículo se presenta una alternativa de construcción, diferente a la tradicional, que ha sido probada en diferentes partes de la República mexicana y cuyo desempeño ha sido satisfactorio. tes estructuras y concluyó que la mejor de las alternativas evaluadas es aquella en la que se construye una losa continua de CCR (concreto compactado con rodillo, con cemento Pórtland) como capa de sub-base, la cual será capaz de so-

1. Estructuras de pavimento tipo sección invertida (PSI)

Uno de los principales problemas de los proyectistas y los responsables de la conservación de los pavimentos flexibles es el agrietamiento de la capa asfáltica con el tiempo, lo cual se debe fundamentalmente a: a) las deficiencias SRR = Superficie rugosa de rodamiento en el proyecto y proceso constructivo del concreto asfáltico; b) la presencia Capa de rodamiento CAC = Concreto asfáltico caliente de grietas de reflexión incontroladas BGD = Base de grava densa y dura Capa amortiguadora, friccionante, drenante, provenientes de las capas inferiores, rompedora de capilaridad y antifugas y c) una sección estructural escasa, es decir, de dimensiones inadecuadas. SBR = Sub-base rigidizadora Asegurar la adecuada rigidez y, por Zapata de cimentación con cemento Pórtland o cal (Losa corrida) lo tanto, firmeza de las capas interiores es una forma de prevenir la formación de grietas en el interior de la estrucSRC = Subrasante compactada Terreno de cimentación tura del pavimento. Orozco (2005) estudió el comportamiento de diferenFigura 1. Enfoque geotécnico del pavimento con sección invertida (PSI).

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Nota técnica

Criterios geotécnicos básicos para aumentar la vida estructural de un pavimento

Mientras más sana y dura sea la grava, el ángulo de fricción interna del material será mayor y, por ende, mejor capacidad de carga tendrá el PSI. Cabe mencionar que el material granular reduce el ruido del tránsito e inhibe el movimiento ascendente del agua capilar, lo cual, consecuentemente, aumenta la capacidad estructural y la vida económica del pavimento. Finalmente, la capa de base (grava) debe estar cubierta por otra de concreto asfáltico (carpeta), para proporcionar comodidad y seguridad a los usuarios. Es importante señalar que en la construcción de la losa de cimentación en una sección de pavimento tipo PSI pueden ser utilizados diversos tipos de material cuya rigidez sea mayor a la de los materiales tradicionalmente empleados. Orozco (2011) actualmente investiga la utilización de concreto zeolítico en estructuras tipo PSI (suelo in situ + zeolita activada + cemento Pórtland + agua), ya que este material prácticamente no se agrieta, incluso Gráfica 1. Comparación de la vida esperada de un pavimento PSI y la de uno tipo PST cuando se somete a condiciones de carga altas. 45 En la gráfica 1 se presenta una comparación entre la vida útil de 40 dos estructuras de pavimento, una Carpeta asfáltica 10 cm tradicional y otra invertida, conforPST 35 Base 20 cm me a las características de tránsito Sub-base 15/40 cm siguientes: 30 • Tránsito diario promedio anual (TDPA): 10,000 vehículos 25 Carpeta asfáltica 10 cm • Composición del tránsito: autoPSI Base 20 cm 20 móviles 10%, autobuses 60% y Sub-base 15/40 cm camiones 30% 15 • Tasa de crecimiento anual: 6% Espesor de sub-base (cm)

portar las cargas del tránsito y transmitirlas uniformemente a las capas del material subyacente. Este tipo particular de sección transversal para la estructura del pavimento fue denominada “sección invertida” (PSI) por Romo y Orozco (1978, 1990), para reflejar que, mediante esta distribución de capas, aumenta la capacidad estructural con la profundidad, a diferencia de las estructuras de pavimentos tradicionales (PST). En la figura 1 se muestra el esquema de una sección tipo PSI. El agrietamiento por contracción de la capa de sub-base construida con CCR se desarrollará de forma similar al del concreto hidráulico convencional de cemento Pórtland. Para evitar la reflexión de las grietas del CCR hacia la carpeta asfáltica, es necesaria una capa de transición con material granular o capa de base constituida por grava sana tipo balasto de ferrocarril (grava muy gruesa, sin arena ni finos); como opción, podría utilizarse escoria de fundición.

PST (Pavimento con sección tradicional) PSI (Pavimento con sección “invertida”)

10 20

25

30 35 Vida del pavimento (años)

40

45

50

Gráfica 2. Desplazamientos verticales obtenidos con equipo FWD en ambas secciones (PSI y PST) 48.00 47.95 47.90 47.85 47.80 47.75 47.70 47.65 47.60 47.55 47.50 47.45 47.40 47.35 47.30 47.25 47.20 47.15 47.10 47.05 47.00 46.95 46.90 46.85 46.80 46.75 46.70 Desplazamiento vertical (mm)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6. 1.8 2.0

S7 S6 S5

2. Casos de aplicación

S4 S3 S2 S1

De la gráfica se concluye que la vida esperada de un pavimento PSI aumenta sobre la tradicional cuando la sub-base se construye de CCR. Para conocer el comportamiento de la sección “invertida” en comparación con la tradicional, se efectuaron simulaciones con el método del elemento finito (MEF) (Ayala, 2010).

Sección invertida

S = sismómetro

Promedio de carga: 6,103 kg

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Actualmente, en México existen varios casos de estructuras de pavimento cuya capa de sub-base fue construida con concreto compactado mediante rodillo tipo CCR. El desempeño de estas estructuras ha sido evaluado con equipos no destructivos, como el deflectómetro de impacto (FWD).


Criterios geotécnicos básicos para aumentar la vida estructural de un pavimento En la gráfica 2 se presenta un registro de deformaciones verticales evaluadas mediante pruebas no destructivas de campo con equipo FWD, llevadas a cabo en un tramo de la carretera Guadalajara-Colima (zona de la laguna de Sayula). Un subtramo de esta carretera se construyó utilizando la sección invertida PSI; para lo demás se usó la sección tradicional. En el tramo mencionado, las capas del pavimento fueron construidas con especificaciones estrictas para lograr la máxima compacidad de los materiales en cada una. Cabe mencionar que el término compacidad es sinónimo de concentración de sólidos, es decir, la relación volumen de sólidos/volumen total del material. Por ejemplo, una barra de acero de refuerzo tiene 100% de compacidad (máxima concentración de sólidos); por el contrario, el aire tiene 0% de compacidad (concentración de sólidos nula); la grava compactada y el concreto (de cemento Pórtland o asfáltico) tienen compacidades de 65 a 95% o más; un residuo minero (jal) tiene valores superiores a 50% (Orozco, 2011a). Al observar la gráfica 2, resulta evidente la importante reducción en la deformación unitaria bajo los sensores 1 a 4 (los cuales están cercanos a la zona de aplicación de la carga) del subtramo construido con la sección PSI respecto a la sección PST. A partir de estos resultados, se puede argumentar que si la deformación unitaria se reduce a la mitad, entonces, a grandes rasgos, la vida del PSI será tan grande como el doble de la resultante con PST. Algunas de las carreteras de la República mexicana construidas utilizando el concepto de sección invertida, con espesores aproximados de 10 cm para la carpeta asfáltica, 20 cm en la capa de base y 30 cm en la de sub-base, son: la carretera Tepic-Aguamilpa (central hidroeléctrica CFE), Nayarit; la autopista México-Cuernavaca (nuevos carriles); el entronque a Cuautla (autopista México-Cuernavaca); el entronque Santa Martha-Chalco (autopista México-Puebla); la avenida

Nota técnica

Figura 2. Compactación de la base únicamente de grava. Autopista Guadalajara-Colima.


Nota técnica

Criterios geotécnicos básicos para aumentar la vida estructural de un pavimento

Figura 3. Mezcla y compactación de la sub-base (25 cm) de CCR y la base (20 cm). Autopista Puebla-Orizaba.

Figura 4. Compactación del concreto asfáltico (10 cm) y vista del PSI. Autopista Puebla-Orizaba.

20 de Noviembre en Xalapa, Veracruz; la autopista MéxicoQuerétaro-Irapuato; la plataforma de operaciones del aeropuerto de Durango; la autopista Guadalajara-Colima, y la autopista Puebla-Orizaba. En las figuras 2 a 5 se ilustran detalles constructivos de estas carreteras. 3. Rehabilitación de pavimentos con estructuras tipo PSI utilizando concreto compactado con rodillo

Una forma de rehabilitar pavimentos construidos con estructuras tipo PST es utilizar los conceptos de la sección invertida PSI. Para lo anterior, se recomienda llevar a cabo el siguiente procedimiento: a) cortar el pavimento deteriorado (25 cm mínimo), pulverizarlo y mezclarlo homogéneamente in situ, para aprovecharlo como ingrediente del CCR (sub-base rigidizada); b) añadir cemento Pórtland, agua, y mezclar muy bien; c) compactar todos los materiales previamente mezclados y aplicar agua en la superficie para curar la capa de CCR; d) construir con equipo vibratorio la capa de base de grava triturada, sana, dura y limpia, sin arena ni finos, y e) construir la carpeta asfáltica convencional.

4. Criterios de aceptación de carpetas de concreto asfáltico

A continuación se describen algunos aspectos que deben tomarse en cuenta para el control de calidad de los agregados que conforman la carpeta asfáltica de un pavimento. Esta práctica, rutinariamente aplicada en los proyectos de carreteras, conduce a una mejora notable en su comportamiento: • Utilizar agregados duros, sanos y limpios, con buena adherencia con el cemento asfáltico. Los estudios petrográficos son indispensables. • Conviene que el grado de saturación de la mezcla (volumen de cemento asfáltico/volumen de vacíos) esté comprendido entre 75 y 85%, para que las carpetas asfálticas no se “desgranen” ni “lloren”, o se formen roderas. • La compacidad o concentración de sólidos (volumen de sólidos/volumen total) debe ser tal que asegure una rigidez apropiada. En caso de utilizar el módulo Marshall (MM), se recomienda asegurar valores de 700 a 1,000 kg/cm2 en aeropistas, y de 400 a 600 kg/cm2 en autopistas. • El contenido de cemento asfáltico (peso del asfalto/peso seco de los sólidos) deberá ser tal que, en combinación con la compacidad, asegure el MM seleccionado.

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Criterios geotécnicos básicos para aumentar la vida estructural de un pavimento Se pueden calcular los valores de MM (Orozco y Torres, 1986) con la expresión siguiente (Orozco S, 2011b): MM =

S f•t

Donde: MM = Módulo Marshall (estimador de la rigidez relativa), medido en kg/cm2 S = Estabilidad (carga en la falla), medida en kg f = Flujo (deformación en la falla) de la pastilla, medida en cm t = Espesor de la pastilla (espécimen de prueba), medida en cm Es importante asegurarse de que el control de calidad exigido durante la construcción del pavimento se cumpla en todo momento, para aceptarlo en su geometría, materiales, acabados y procedimientos constructivos. El módulo de elasticidad, los coeficientes de fricción, los coeficientes

Figura 5. Construcción del CCR (capa de sub-base) del PSI con rodillo metálico vibratorio. Autopista Tepic-Aguamilpa (central hidroeléctrica CFE). Contenido de cemento Pórtland: 10% en peso; espesor: 25 cm. Aluvión de grava.

Nota técnica

de permeabilidad, el IRI, etc., deberán satisfacer lo especificado en el proyecto (Orozco, 2011c). De esta manera, aumenta la capacidad estructural del pavimento al incrementarse el índice estructural (Ie) (Romo y Orozco, 2006). 5. Conclusiones

De lo anterior se pueden obtener dos conclusiones importantes: en primer lugar, la sección invertida permite alargar la vida de un pavimento con un mínimo costo inicial y con pocos gastos de conservación; en segundo, la sección PSI es utilizada donde existen escorias de fundición o gravas y no es necesario añadir arenas ni finos para aprovechar sus propiedades de permeabilidad, lo cual permite evitar la ascensión capilar (capa rompedora); sirve como barrera “antifisuras”, aumenta la fricción interna de la capa de apoyo (base) y reduce el ruido automotor, con lo que aumenta la comodidad del usuario

Referencias Ayala, A. R. (2010). Revisión de métodos mecanicistas-empíricos para el proyecto de pavimentos. León: Centro de Estudios de Materiales (Cedem). Orozco, R. V. (2005). “Evaluación de pavimentos flexibles con métodos no destructivos”. Tesis doctoral, México: UNAM. Orozco, R. V. (2011a). Sección invertida de concreto zeolítico. México: IIUNAM. Orozco, R. V. (2011b). “Rigidez del concreto asfáltico estimada con ensayes de laboratorio y de campo”. Asfáltica, núm. 26, México: AMAAC. Orozco, R. V. (2011c). “Control de calidad y especificaciones”. Tesis de maestría. Puebla: Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Orozco, R. V. y V. Torres-Verdín (1986). “Criterio de aceptación para mezclas asfálticas”. XV Congreso Panamericano de Carreteras. México. Romo, M. P. y R. V. Orozco (1978). “Aplicaciones del método del elemento finito al análisis de pavimentos”. IV Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería, A.C. Mérida. Romo, M. P. y R. V. Orozco (1990). “Rigidización de sub-bases. Un nuevo enfoque en el proyecto de pavimentos flexibles”. XV Reunión Nacional de Mecánica de Suelos. San Luis Potosí. Romo, M. P. y R. V. Orozco (2006) “Un nuevo índice para evaluar la capacidad estructural de pavimentos flexibles”. XXIII Reunión Nacional de Mecánica de Suelos. Tuxtla Gutiérrez: SMMS.

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TECNOLOGíA E INNOVACIÓN

Aplicaciones geotécnicas de la InSAR El empleo de la técnica InSAR comenzó hace casi ya dos décadas. El éxito alcanzado por ella en disciplinas como la geotecnia motivó su aplicación en la ingeniería, donde se ha utilizado para medir la subsidencia del suelo causada por la extracción de agua, petróleo, gas, minerales y por la construcción de túneles.

L

a interferometría de radar sintético de apertura variable (Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR) es una técnica de percepción remota que consiste en calcular la diferencia de fases entre dos señales de radar, tomadas normalmente vía satélite en momentos distintos, pero utilizando la misma posición cada vez. El uso de esta técnica en la geociencia y la geotecnia ha aumentado desde sus primeras aplicaciones en 1993, debido al nivel de precisión y al tamaño del área que se cubre con ella. El principio de operación de la InSAR se ilustra en la figura 1, donde se muestra un satélite emitiendo una señal de radar hacia la superficie terrestre. La señal se presenta como una onda, y cada segmento se marca con un color distinto para enfatizar el cambio de posición de la onda en cada pasada. A manera de ejemplo, se indica un levantamiento de la superficie del terreno, ocurrido entre el primero y el segundo escaneo del satélite. Debido a esta deformación, la longitud total de la señal reflejada en el segundo escaneo es ligeramente más corta con respecto a la señal de la primera pasada. En esencia, la interferometría se basa en procesar el par de imágenes para mapear las diferencias en las señales reflejadas sobre el área que se estudia.

tectónicos (Massonnet et al., 1993), desplazamiento de masas de hielo (Goldstein et al., 1993), movimientos del terreno inducidos por actividad volcánica (Romero et al., 2002), etc. El éxito alcanzado en esta disciplina motivó su aplicación en la ingeniería, donde se ha utilizado para medir la subsidencia del suelo causada por la extracción de agua (Carnec et al., 1996), petróleo (Massonnet et al., 1997), gas (Fielding et al., 1998), minerales (Galloway et al., 1998) y por la construcción de túneles (Amelung et al., 1999). Ventajas y limitaciones del InSAR

La técnica InSAR es de tipo activo, lo cual significa que emite energía y mide el cambio que ésta presenta al regresar al sensor, una vez reflejada sobre su objetivo. Gracias a ello puede utilizarse en cualquier condición

Pasada 2 • Las ondas radar se reflejan sobre la superficie en cada pasada.

Pasada 1

• Las diferencias de fases se traducen en cambios de elevación en fracciones de la longitud de onda del radar.

Comienzos de la InSAR en la geociencia y la geotecnia

Superficie terrestre

La aplicación de la técnica InSAR comenzó hace casi ya dos décadas. En un principio se utilizó en la geociencia para el monitoreo remoto y a gran escala de fenómenos naturales como movimientos

Figura 1. Principio de operación de la técnica InSAR.

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TECNOLOGíA E INNOVACIÓN

de visibilidad, es decir, de día o de noche, con cielo nublado o despejado. Esto es una ventaja sobre otras técnicas como la de análisis multiespectral de imágenes satelitales, la cual es un método pasivo que mide la reflectancia de los objetos en múltiples longitudes de onda del espectro electromagnético. En ciertos casos, ambas técnicas se complementan, por ejemplo en el análisis de niveles de agua en zonas extensas y en la obtención de la batimetría en aguas someras. Sin embargo, la técnica InSAR, por sí sola, no tiene la suficiente precisión para monitorear formaciones en terreno subacuático. Algunas otras limitantes de la InSAR incluyen el hecho de que las imágenes de radar a utilizarse deben corregistrarse en cada pixel, para asegurar que los puntos en tierra corresponden al mismo pixel de cada imagen. Esto requiere que las imágenes a emplear deban tomarse en la misma posición cada vez (con una tolerancia de unos pocos cientos de metros). Otra limitante es la distorsión que sufren las ondas de radar durante su viaje a través de la atmósfera (Romero et al., 2002). Por tanto, si bien la técnica InSAR es una herramienta de gran precisión para el monitoreo remoto de movimientos en la superficie del terreno, es deseable que su aplicación sea de carácter complementario a las mediciones hechas en tierra. Mejoramiento de la técnica y desarrollos recientes

La técnica InSAR se ha mejorado para acotar sus limitaciones. Los adelantos consisten en los algoritmos empleados para procesar los datos de radar y el número de imágenes utilizadas en el proceso. Es así como recientemente se cuenta con las técnicas Differential InSAR (DifSAR) y Persistant Scatterer InSAR (PSI). En conjunto, estas técnicas tienen mayor versatilidad en cuanto a sus aplicaciones en la geotecnia. Por ejemplo, se ha empleado la DifSAR para monitorear deformaciones en caminos (Shi Hongyun et al., 2011) y para medir la estabilidad de taludes (e.g., Vern Singhroy et al., 2011). Con respecto a la técnica PSI, ésta se ha utilizado en el proyecto Terrafirma (http://www.terrafirma. eu.com), el cual ha estudiado la subsidencia urbana, la estabilidad de taludes y deslaves, las deformaciones tectónicas y de origen volcánico, y los riesgos de inundación en la Unión Europea por más de 15 años para supervisar el hundimiento en el Valle de México (Batuhan et al., 2011). Por otro lado, actualmente existen compañías de iniciativa privada que prestan

sus servicios empleando la InSAR para la revisión de taludes, subsidencia, minería, industria del petróleo e incluso para inspeccionar asentamientos de estructuras civiles como edificios, túneles, puertos, etc. Las técnicas InSAR siguen desarrollándose y encontrando más aplicaciones que ayuden a complementar la práctica de la geotecnia y la ingeniería en general con el uso de tecnología de punta.

Referencias Amelung, F., D. L. Galloway, J. W. Bell, H. A. Zebker y R. J. Laczniak (1999). “Sensing the ups and downs of Las Vegas: InSAR reveals structural control of land subsidence and aquifer-system deformation”, Geology, 27 (6): 483-486. Batuhan, O., T. H. Dixona, S. Wdowinskia, E. Cabral-Cano y Y. Jianga (2011). “Mexico City subsidence observed with persistent scatterer InSAR”, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 13(1): 1-12. Carnec, C., D. Massonnet y C. King (1996). “Two examples of the use of SAR interferometry on displacement-fields of small spatial extent”. Geophys. Res. Lett. 23: 3579-82. Fielding, E. J., R. G. Blom y R. M. Goldstein (1998). “Rapid subsidence over oil fields measured by SAR interferometry”. Geophys. Res. Lett. 25: 3215-3218. Galloway, D. L., K. W. Hudnut, S. E. Ingebritsen, S. P. Phillips y G. Peltzer (1998). “Detection of aquifer system compaction and land subsidence using interferometric synthetic aperture radar, Antelope Valley, Mojave Desert, California”. Water Resour. Res. 34: 2573-85. Goldstein, R. M., H. Engelhardt, B. Kamb y R. M. Frolich (1993). “Satellite radar interferometry for monitoring ice sheet motion: Application to an Antartic ice stream”. Science 262: 1525-1530. Massonnet, D., M. Rossi, C. Carmona, F. Adragna, G. Peltzer, K. Feigl y T. Rabaute (1993). “The displacement field of the Landers earthquake mapped by radar interferometry”. Nature 364 (6433): 138-142. Massonnet, D., T. Holzer y H. Vadon (1997). “Land subsidence caused by the East Mesa Geothermal Field, California, observed using SAR interferometry”. Geophys. Res. Lett. 24: 901-904. Romero, R., D. Carrasco, F. Luzón, A. Martínez, G. Rodríguez-Velasco, V. Moreno, V. Araña, A. Aparicio y J. Fernández (2002). “Synthetic Aperture Radar Interferometry (InSAR): Application to ground deformation studies for volcano and seismic monitoring”. Física de la Tierra, Vol. 14: 55-84. Hongyun, S. Y. Songlin y L. Guang (2011). “The application of InSAR in the deformation monitoring for road engineering - A case study: Dujiangyan, China”. Proceedings of the 2011 Fourth International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation, Vol. 02. Singhroy, V., F. Charbonneau, C. Froese y R. Couture (2011). “Guidelines for InSAR monitoring of landslides in Canada”. 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Elaborado por Bogart Camille Méndez Urquídez

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CALENDARIO

2012

2-8

1-2

Curso “Caracterización Marzo de suelos con cono eléctrico”

11th International Symposium Junio on Landslides

Alberta, Canadá Fecha límite para recepción de resúmenes: octubre 1º www.ISL-NASL2012.ca

Ciudad de México www.smig.org.mx

23

Evento Sismo en Japón Marzo y relevancia en Jalisco

28-30

Third International Conference Junio on New Developments in Soil Mechanics and Goetechnical

Guadalajara, Jalisco www.smig.org.mx gruposci@cybercable.net.mx

Nicosia, Turquía www.zm2012.neu.edu.tr

25-29

GeoCongress 2012: State of the Marzo Art and Practice in Geotechnical Engineering Conference San Francisco, Estados Unidos www.content.geoinstitute.org/ GeoCongress2012.html

4-6

Shaking the Foundations Julio of Geo-engineering Education (SFGE) 2012 Galway, Irlanda www.sfge2012.com

23-27

Curso “Análisis de estabilidad Abril de taludes, excavaciones y laderas” Organizan: la Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica y la Universidad de Brasilia Lugar: Centro Asturiano Ciudad de México

Objetivo: actualizar los conocimientos técnicos en el análisis de la estabilidad de taludes y laderas naturales. Temas a tratar: • Criterios de selección y diseño de estructuras de contención • Técnicas de estabilización

27-31

ICSE-6 6th International Agosto Conference on Scour and Erosion París, Francia www.icse-6.com

10-12

2nd International Conference Septiembre on Transportation Geotechnics Hokkaido, Japón www.congress.coop.hokudai.ac.jp/ tc202conference/index.html

12-14

Dirigido a ingenieros en general, con conocimientos básicos en geotecnia.

7th International Conference Septiembre in Offshore Site Investigation and Geotechnics: Integrated Geotechnologies, Present and Future Londres, Inglaterra www.suthouston.com

www.smig.org.mx www.unb.br

12-14

XXI Congreso Argentino Septiembre de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica (CAMSIG XXI) Rosario, Argentina www.camsig2012.com.ar

Universidad de Brasilia, UnB

28-30

Second International Conference Mayo on Performance-Based Design in Earthquake Geotechnical Engineering Taormina, Italia www.associazionegeotecnica.it/novita

18-21

4th International Conference Septiembre on Geotechnical and Geophysical Site Characterization Pernambuco, Brasil www.isc-4.com/index.php

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CALENDARIO

30

International Conference Octubre- on Ground Improvement and Ground Control: 2 Transport Infrastructure Noviembre Development and Natural Hazards Mitigation Nueva Gales del Sur, Australia www.icgiwollongong.com

2013 Pan-American Conference 20-22 First on Unsaturated Soils Febrero (Pam-Am UNSAT 2013)

30-31

Second International Mayo Symposium on Geotechnical Engineering for the Preservation of Monuments and Historic Sites Nápoles, Italia www.tc301-napoli.org

1-5

18th International Conference Septiembre for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering París, Francia www.issmge2013.org/

Bogotá, Colombia www. panamunsat2013.uniandes.edu.co

2014

15-17

5th International Symposium Mayo on Geotechnical Engineering, Disaster Prevention and Reduction, and Environmentally Sustainable Development Incheon, Corea del Sur E-mail : ecshin@incheon.ac.kr

18-20

8th European Conference Junio on Numerical Methods in Geotechnical Engineering

TECSOIL

Delft, Países Bajos www.numge2014.org

Anclajes y Concreto Lanzado Instrumentación y Monitoreo en Excavaciones Perforación para Voladura Cono Sísmico, Cono Punta y Fricción, Piezocono Pozos y Sistemas de Bombeo Pilas, Hincado, Pilotes, Micropilotes Inyecciones para Presas tecsoilgc@prodigy.net.mx • Tel. 55 28 16 37


Participación de la SMIG en el Congreso Nacional de Ingeniería Civil

L

a SMIG se hizo presente durante el 26º Congreso Nacional de Ingeniería Civil, que se llevó a cabo en el World Trade Center de la Ciudad de México del 15 al 18 de noviembre pasado. El presidente de la asociación, Juan de Dios Alemán, destacó la participación de la SMIG y de las sociedades de Ingeniería Sísmica y de Ingeniería Estructural con la presentación de ponencias cuyo objetivo fue difundir la visión actual y futura de la geotecnia. Efraín Ovando presentó la ponencia “Visión actual y futura del conocimien-

to y la práctica de la ingeniería geotécnica en la Ciudad de México”. En ella describió la variación de las condiciones geotécnicas del Valle de México a lo largo del tiempo; presentó las técnicas y los procedimientos de exploración y pruebas de laboratorio, y aseguró que los aspectos académicos deben enfocarse en nuevas técnicas y tecnologías para preparar adecuadamente a los ingenieros del futuro. En su turno, Juan Félix Rodríguez habló de la influencia de la geotecnia en las poblaciones del Valle de México. Aseveró

que la zonificación geotécnica actual ya es insuficiente por el crecimiento de la mancha urbana, y recomendó la actualización de la normatividad vigente, la ampliación de la regionalización y la creación de mapas de zonificación de riesgo en el valle. Por su parte, Silvia García despertó en la audiencia el interés por innovar; invitó a resolver los problemas de manera diferente y a pensar de modos distintos para obtener resultados atípicos. Habló de crear nuevas técnicas de investigación y de la importancia de permitirse reflexionar con detenimiento sobre los cambios que pueden hacerse a las soluciones de los problemas geotécnicos actuales

Sociedad Colombiana de Geotecnia, 40 años

L

a Sociedad Colombiana de Geotecnia celebró sus 40 años durante la octava edición del seminario de la especialidad, que se desarrolló el 17 y 18 de noviembre de 2011 en la ciudad de Bogotá. Durante ese encuentro, expositores nacionales e internacionales impartieron diferentes conferencias; se

De izquierda a derecha: Pietro Marco, Venezuela; Juan Montero Olarte, Universidad de Columbia; Gianfranco Perri, Venezuela; Arsenio Negro, presidente de la ABMS; Álvaro González, presidente de la Sociedad Colombiana Geotécnica; Mario Camilo Torres, vicepresidente de la SCG; Jesús M. Sierra y Gabriel Auvinet, México, vicepresidente en América del Norte de la ISSMGE. Fuente: www.abms.com.br destaca la presencia de Arsenio Negro, presidente de la Asociación Brasileña de Mecánica de Suelos, quien en su participación se refirió al diseño y construcción de la estación de metro Sacomã de São Paulo; Gabriel Auvinet, vicepresidente de la Asociación Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica

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(ISSMGE) para América del Norte, quien presentó el tema de lumbreras y túneles en suelos blandos de la Ciudad de México, y finalmente Gianfranco Perri, profesor de la Universidad Central de Venezuela, quien habló sobre la construcción de los túneles del metro de la capital venezolana


Selección de sede para la reunión nacional de la SMIG La Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A.C. lamenta profundamente el fallecimiento de su socio

Carlos García Ávila y se une a la pena que embarga a sus familiares y amigos. Descanse en paz

C

on la finalidad de seleccionar la mejor alternativa para la sede de la próxima reunión nacional de la SMIG, la mesa directiva visitó el pasado mes de diciembre varias opciones en la ciudad de Cancún. Durante el recorrido por estos recintos, la directiva recibió información sobre la capacidad y los alcances de sus servicios, la cali-

Enero 2012 dad, las ventajas y los beneficios de sus instalaciones, así como los costos y la disponibilidad de habitaciones; con estos datos, evaluará y determinará la opción que reporte mayores beneficios para la realización de su próxima reunión, la cual será dada a conocer más adelante a sus socios y demás profesionales interesados en participar

Bienvenidos nuevos socios • Zaida Nely Vázquez Pérez


Cursos

La geotecnia en el diseño estructural de pavimentos

L

a Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica organizó el curso “La geotecnia en el diseño estructural de pavimentos”, del 24 al 25 de noviembre de 2011, con sede en el Centro Asturiano de Polanco. La ceremonia de apertura y clausura estuvo presidida por Juan de Dios Alemán Velásquez, presidente de la SMIG, y en ella participaron más de 60 interesados, entre ingenieros

consultores, académicos, contratistas y estudiantes. La capacidad de solucionar por medio de conocimientos geotécnicos los problemas fundamentales de las vías terrestres, en lo relativo al diseño de pavimentos y sus estructuras complementarias, fue una de las tareas que se propuso este curso, cuyos objetivos principales fueron involucrar a los asistentes en el conocimiento y el estudio de la geotecnia, por la relevancia de su aplicación en el diseño estructural de pavimen-

tos, así como en la secuencia para el estudio geotécnico; exponer la determinación de la calidad y las características de los materiales que conforman la estructura de pavimentos flexibles, semirrígidos y rígidos, y explicar los procedimientos para el dimensionamiento de las distintas capas del pavimento, ya sean éstos flexibles o rígidos. Los ponentes expertos en la materia que participaron fueron Luis Ramos Jiménez, Rafael Morales y Monroy, Roberto Hernández Islas, Raúl Vicente Orozco, Paul Garnica Anguas, Roberto Sosa Garrido, Manuel Zárate Aquino y Francisco Limón. Éste fue el primer acto relacionado con pavimentos que la SMIG organiza; la participación del gremio fue alentadora, por lo que esperamos que no sea el último en su género

2º Simposio Internacional sobre Túneles y Lumbreras

C

on sede en el Centro Asturiano de la Ciudad de México, los días 8 y 9 de febrero del presente año se llevaron a cabo las sesiones técnicas del 2º Simposio Internacional sobre Túneles y Lumbreras, y el día 10 de febrero se realizó en dos grupos la visita a la obra de la línea 12 del metro y al Túnel Emisor Oriente. Debido al gran éxito y aceptación del primer simposio, efectuado en el año 2011, la SMIG y la Asociación Mexicana de Ingeniería de Túneles y Obras Subterráneas (AMITOS) convocaron en febrero a los especialistas en obras subterráneas y al público en general a participar en su segunda edición, la cual tuvo el objetivo principal de promover la innovación, el desarrollo técnico y el conocimiento actual en torno a los temas relacionados con el diseño y la construcción de obras

subterráneas, tales como túneles y lumbreras, y permitir el intercambio de ideas y el conocimiento entre los asistentes y panelistas. El segundo simposio se organizó en torno a ocho ejes temáticos: 1. Innovaciones en las técnicas de exploración, laboratorio e instrumentación 2. Tendencias actuales en el diseño de túneles en suelos 3. Tendencias actuales en el diseño de túneles en roca 4. Casos de historia: Diseño de túneles en suelos y rocas 5. Procedimientos innovadores de construcción de obras subterráneas en suelos

Núm. 223 Marzo - Mayo 2012 46

6. Procedimientos innovadores de construcción de obras subterráneas en rocas 7. La tendencia de la supervisión en el diseño y construcción de obras subterráneas 8. Casos de historia: Construcción de túneles en suelos y rocas En los dos días de duración del simposio, así como en la visita técnica, se contó con una amplia audiencia y destacó el interés y la participación de los asistentes. En la reunión se dieron cita especialistas nacionales e internaciones en obra subterránea; estudiantes, investigadores, académicos y profesionistas de la construcción, así como fabricantes y proveedores de servicios especializados en diseño y construcción de obras, quienes exhibieron sus productos y servicios en una exposición técnica


Comités Técnicos Designación de presidentes

D

urante una reunión celebrada el pasado 30 de noviembre de 2011 en la sede del Colegio de Ingenieros Civiles de México, se establecieron los lineamientos, actividades y programas de trabajo de los comités técnicos de la SMIG. Durante el acto se nombró a los presidentes de cada comité técnico y se acordaron los compromisos

para la designación de los integrantes y la elaboración de los programas de trabajo. El objetivo de los comités será establecer las pautas y recomendaciones para el desarrollo y la divulgación del conocimiento; colaborar en la organización de actividades técnicas (conferencias, simposios, talleres y cursos, entre otros) regionales, nacionales e internacionales; interactuar con miembros de la industria y cuerpos de investigación, y mantener un vínculo con los comités internacionales. Cada comité estará compuesto por ocho integrantes, cuatro propuestos por el presidente del comité y cuatro por la mesa directiva de la SMIG; éstos

operarán por un lapso de cuatro años y su duración podrá ser prorrogada a decisión de la mesa directiva vigente. El presidente deberá presentar un programa de trabajo al inicio de su gestión y un informe, cada dos años, de las actividades realizadas. Los comités técnicos de la SMIG y sus respectivos presidentes son: Práctica Profesional, Luis Vieitez Utesa; Depósitos Mineros, Osvaldo Flores Castrellón; Cimentaciones Profundas, Walter Iván Paniagua Zavala; Preservación de Sitios Históricos, Enrique Santoyo Villa; Caracterización Geotécnica de Ciudades, Gabriel Moreno Pecero; Ingeniería Geotécnica Sísmica, Efraín Ovando Shelley; Mecánica de Rocas, Valentín Castellanos; Suelos Blandos, José Luis Rangel; Suelos no Saturados, José Alfredo Zepeda

Nueva organización de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica (ISSMGE) y sociedades miembros Federación de las Sociedades Internacionales de Geoingeniería, FedIGS

Consejo ISSMGE

Grupo presidencial de estudiantes y miembros jóvenes

Mesa Directiva ISSMGE

Fundación ISSMGE Comité de Supervisión Técnica

Comité de Relaciones Internacionales* Comité de Premios y Reconocimientos

Comité de Membresía, Profesionales y Académicos

Comité de Innovación y Desarrollo

Presidente Vicepresidente Secretario 10 miembros

Presidente Vicepresidente Secretario 10 miembros

Países miembros, miembros individuales, Fundación ISSMGE

Ejemplos: Desarrollo WEB, Webinars, Revista de casos históricos

Presidente Vicepresidente Secretario 10 miembros

Comités técnicos

Secretaría de (ISSMGE)

Congresos

* Recientemente creado

Núm. 223 Marzo - Mayo 2012 47


Cartelera

Dr. Atl monumental

Hasta abril de 2012 Centro Cultural Universitario Tlatelolco

A

lveolo fundamental de la plástica mexicana moderna, la obra de Gerardo Murillo, Dr. Atl, se expone de manera monumental en el Museo Colección Blaisten, un espacio dedicado al arte pictórico mexicano moderno que da cabida con profusión a sus voces principales. Esta exposición ofrece una de las perspectivas más completas del artista jamás formadas, abarcando tanto óleos conocidos como otros nunca antes mostrados al público ni recogidos en reproducción bibliográfica. Se trata, pues, del catálogo más importante reunido en nuestro país

desde la última exposición, celebrada en 1984. El Salón Juárez del CCU Tlatelolco exhibe en la sección “Obras maestras” un catálogo de más de cien óleos organizados conforme a criterios técnicos y núcleos temáticos muy marcados en el desarrollo de Murillo; mientras que la sección “Temporales” alberga cerca de 83 bocetos y dibujos que complementan la mirada de la exposición. Con esta perspectiva dilatada, la exhibición permite reconocer al pintor impresionista, de aliento vago; al primer paisajista, de mirada intensa; a un se-

gundo paisajista, más desarrollado en su comprensión teórica, y al dedicado pensador de veta científica que agradeció emocionado el nacimiento del Paricutín, milagro exorbitante para quien dedicara décadas de su inteligencia y estudio a la comprensión de los volcanes como fuerza geológica y estética. CCU Tlatelolco, Ricardo Flores Magón 1, col. Nonoalco-Tlatelolco.

Cultura

La luna y seis peniques William Somerset Maughan, México: Porrúa, 1998

P

ublicada en 1919, esta novela narra la historia de Charles Strickland, un agente de bolsa de mediana edad, sin conflicto visible con su familia. Un día, Strickland descubre que posee algo que lo aleja de las normas de la vida social y lo hace abandonar a su familia para dedicarse a la pintura en París. Allí sufre numerosas penurias y trabajos

para poder consagrarse de manera exclusiva a su arte. La historia continúa en Tahití, donde el protagonista realmente puede realizarse, al encontrar lo que había buscado con empeño: la belleza. Originalmente, el libro estaba planteado como una biografía novelada del pintor francés Paul Gauguin. Sin embargo, la

Núm. 223 Marzo - Mayo 2012 48

obra es también una constante reflexión sobre el arte y el lugar que el artista ocupa en la sociedad; además de una crítica a la incomprensión que éste sufre. Con un estilo sencillo y directo, pero dotado de una gran profundidad, este libro muestra al lector toda la pasión de un artista dominado por el encanto, a veces perverso, que emana del arte. William Somerset Maugham (París 1879- Niza 1965) Novelista y dramaturgo. Fue uno de los autores más populares de la década de 1930. Escribió veinte novelas, más de veinte piezas de teatro y alrededor de cien cuentos cortos.


Revista Geotecnia 223 marzo-mayo  

Publicación oficial de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica

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